現場總線技術與計算機控制
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3 主要現場總線簡介
3.1 基金會現場總線FF（Foundation Fieldbus）
基金會現場總線是國際上幾家現場總線經過激烈競爭后形成的的一種現場總線，由現場總線基金會推出。與私有的網絡總線協議不同，FF總線不附屬于任何一個企業或國家。其總線體系結構是參照、ISO的OSI模型中物理層、數據鏈路層和應用層，并增加了用戶層而建立起來的通信模型。FF得到了世界上幾乎所有的著名儀表制造商的支持，同時遵守IEC的協議規劃，與IEC的現場總線國際標準和草案基本-致，加上它在技術上的優勢，所以極有希望成為將來的主要國際標準。
FF總線提供了Hl和H2兩種物理層標準。Hl是用于過程控制的低速總線，傳輸速率為31.25Kbps，傳輸距離為200m、450m、1200m、1900m四種（加中繼器可以延長），可用總線供電，支持本質安全設備和非本質安全總線設備。H2為高速總線，其傳輸速率為1Mbps（此時傳輸距離為750m）或2.5bps（此時傳輸距離為為500m）。H1和H2每段節點數可達32個，使用中繼器后可達240個，Hl和H2可通過網橋互連。FF的突出特點在于設備的互操作性、改善的過程數據、更早的預測維護及可靠的安全性。
3.2 過程現場總線Profibus
Profibus由Siemens公司提出并極力倡導，己先后成為德國國家標準DIN19245和歐洲標準EN50170，是一種開放而獨立的總線標準，在機械制造、工業過程控制、智能建筑中充當通信網絡。Profibus由Profibus-PA、Profibus-DP和Profibus-FMS三個系列組成。Profibus-PA （Process Automation）用于過程自動化的低速數據傳輸，其基本特性同FF的H1總線，可以提供總線供電和本質安全，并得到了專用集成電路（ASIC）和軟件的支持 。Profibus-DP與Profibus-PA兼容，基本特性同FF的H2總線，可實現高速傳輸，適用于分散的外部設備和自控設備之間的高速數據傳輸，用于連接Profibus-PA和加工自動化。Profibus-FMS適用于一般自動化的中速數據傳輸，主要用于傳感器、執行器、電氣傳動、PLC、紡織和樓宇自動化等。后兩個系列采用RS485通信標準，傳輸速率從9.6kbps到12Mbps，傳輸距離從1200M到l00m（與傳輸速率有關）。介質存取控制
4、FCS對計算機控制系統的影響
傳統的計算機控制系統一般采用DCS結構。在DCS中，對現場信號需要進行點對點的連接，并且I/O端子與PLC或自動化儀表一起被放在控制柜中，而不是放在現場。這就需要鋪設大量的信號傳輸電纜，布線復雜，既費料又費時，信號容易衰減并容易被干擾，而且又不便維護。DCS一般由操作員站、控制站等組成，結構復雜，成本高。而且DCS不是開放系統，互操作性差，難以實現數據共享。而基于PC的FCS則完全克服了這些缺點。
?。?）在FCS中，借助于現場總線技術，所有的I/O模塊均放在工業現場，而且所有的信號通過分布式智能I/O模塊在現場被轉換成標準數字信號，只需一根電纜就可把所有的現場子站連接起來，進而把現場信號非常簡捷地傳送到控制室監控設備上，降低了成本，又便于安裝和維護，同時數字化的數據傳輸使系統具有很高的傳輸速度和很強的抗干擾能力。
?。?）FCS具有開放性。在FCS中，軟件和硬件都遵從同樣的標準，互換性好，更新換代容易。程序設計采用IEC1131-3五種國際標準編程語言，編程和開發工具是完全開放的，同時還可以利用PC豐富的軟硬件資源。
（3）系統的效率大為提高。在FCS中，一臺PC可同時完成原來要用兩臺設備才能完成的PLC和NC/CNC任務。在多任務的Windows NT操作系統下，PC中的軟PLC可以同時執行多達十幾個PLC任務，既提高了效率，又降低了成本。且PC上的PLC具有在線調試和仿真功能，極大地改善了編程環境。
在FCS中，系統的基本結構為：工控機或商用PC、現場總線主站接口卡、現場總線輸入/輸出模塊、PLC或NC/CNC實時多任務控制軟件包、組態軟件和應用軟件。上位機的主要功能包括系統組態、數據庫組態、歷史庫組態、圖形組態、控制算法組態、數據報表組態、實時數據顯示、歷史數據顯示、圖形顯示、參數列表、數據打印輸出、數據輸入及參數修改、控制運算調節、報警處理、故障處理、通信控制和人機接口等各個方面，并真正實現控制集中、危險分散、數據共享、完全開放的控制要求。
5 結束語
由前面的討論可以看出，FCS的技術關鍵是智能儀表技術和現場總線技術。智能儀表不僅具有精度高、可自診斷等優點，而且具有控制功能，必將取代傳統的4-20mA模擬儀表。連接現場智能儀表的現場總線是一種開放式、數字化、多接點的雙向傳輸串行數據通路，它是計算機技術、自動控制技術和通信技術相結合的產物。結合PC豐富的軟硬件資源，既克服了傳統控制系統的缺點，又極大地提高了控制系統的靈活性和效率，形成了一種全新的控制系統，開創了自動控制的新紀元，成為自動控制發展的必然
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