| 現(xiàn)場總線技術(shù)(FCS)簡介 |
| 現(xiàn)場總線（Fieldbus）是80年代末、90年代初國際上發(fā)展形成的，用于過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領(lǐng)域的現(xiàn)場智能設(shè)備互連通訊網(wǎng)絡(luò)。它作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場及控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系。它不僅是一個基層網(wǎng)絡(luò)，而且還是一種開放式、新型全分布控制系統(tǒng)。這項(xiàng)以智能傳感、控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)字通訊等技術(shù)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)，已經(jīng)受到世界范圍的關(guān)注，成為自動化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，并將導(dǎo)致自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備的深刻變革。國際上許多實(shí)力、有影響的公司都先后在不同程度上進(jìn)行了現(xiàn)場總線技術(shù)與產(chǎn)品的開發(fā)?，F(xiàn)場總線設(shè)備的工作環(huán)境處于過程設(shè)備的底層，作為工廠設(shè)備級基礎(chǔ)通訊網(wǎng)絡(luò)，要求具有協(xié)議簡單、容錯能力強(qiáng)、安全性好、成本低的特點(diǎn) :具有一定的時間確定性和較高的實(shí)時性要求,還具有網(wǎng)絡(luò)負(fù)載穩(wěn)定，多數(shù)為短幀傳送、信息交換頻繁等特點(diǎn)。
由于上述特點(diǎn)，現(xiàn)場總線系統(tǒng)從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)到通訊技術(shù)，都具有不同上層高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的特色。所謂PAC，ARC咨詢公司率先提出這一概念，他們提出，“目前自動化技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了一種新的發(fā)展趨勢，即高端PLC的功能正在接近小型DCS和SCADA系統(tǒng)的功能，而同時一種新興的技術(shù)——可編程自動化控制器（PAC）的出現(xiàn)，開始改變PLC市場格局。相比PLC，這種PAC產(chǎn)品具有更強(qiáng)的通訊能力，更大的存儲容量和更快的CPU速度，使PLC成為一種通用的自動化平臺組件?！蓖瑫r，他們還對PAC的概念進(jìn)行了詳細(xì)定義：諸如在一種平臺上實(shí)現(xiàn)邏輯控制、傳動控制、運(yùn)動控制和過程控制等多種功能；具有公用對象標(biāo)記和統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的多學(xué)科開發(fā)平臺；控制軟件允許用戶根據(jù)多個設(shè)備或多個過程單元之間的過程流進(jìn)行控制設(shè)計(jì)具有開放和模塊化的結(jié)構(gòu)，無論是工廠的機(jī)械設(shè)計(jì)還是過程行業(yè)的單元運(yùn)行，都能滿足其生產(chǎn)過程特點(diǎn)；網(wǎng)絡(luò)接口和編程語言等都采用事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同供應(yīng)商的自動化系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，有利于實(shí)現(xiàn)多種產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)化集成。
[全文]
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現(xiàn)場總線基金會自1984年成立以來，經(jīng)過十年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一個開放的、全數(shù)字化的工業(yè)通信系統(tǒng)，并在上世紀(jì)末開始進(jìn)入中國市場，推動了中國的工業(yè)自動化技術(shù)進(jìn)步，并開始了大型全區(qū)域系統(tǒng)集成的應(yīng)用 。
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現(xiàn)場總線文章集錦
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[查看： 現(xiàn)場總線技術(shù)講座]
[查看： 何為現(xiàn)場總線控制]
[查看：現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展趨勢]
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[查看：FCS、PLC、DCS的差異和特點(diǎn)]
[查看：工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線的區(qū)別]
[查看：現(xiàn)場總線技術(shù)（圖）]
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現(xiàn)場總線是用于過程控制現(xiàn)場儀表與控制室之間的一個標(biāo)準(zhǔn)的、開放的、雙向的多站數(shù)字通信系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、集成電路技術(shù)的發(fā)展，以全數(shù)字式現(xiàn)場總線（FIELDBUS）為代表的互聯(lián)規(guī)范，正在迅猛發(fā)展和擴(kuò)大。由于采用現(xiàn)場總線將使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)安裝費(fèi)用減少并且易于維護(hù)；用戶可以自由選擇不同廠商、不同品牌的現(xiàn)場設(shè)備達(dá)到最佳的系統(tǒng)集成等一系列的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)場總線技術(shù)正越來越受到人們的重視。近十幾年由于現(xiàn)場總線的國際標(biāo)準(zhǔn)不能建立，現(xiàn)場總線發(fā)展的種類較多，約有40余種：如德國西門子公司Siemens的ProfiBus，法國的FIP，英國的ERA，挪威的FINT，Echelon公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，CarloGarazzi公司的Dupline，丹麥ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI（ActraturSensorInterface），MODBus，SDS，Arcnet，國際標(biāo)準(zhǔn)組織-基金會現(xiàn)場總線FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美國的DeviceNet與ControlNet等等。
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| 幾種常用現(xiàn)場總線介紹 |
| CAN（控制器局域網(wǎng)絡(luò)） | 控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN（Controller Area Network）是由德國Ｂｏｓｃｈ公司推出，用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。其總線規(guī)范已被ＩＳＯ國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定為國際標(biāo)準(zhǔn)，并且廣泛應(yīng)用于離散控制領(lǐng)域。它也是基于ＯＳＩ模型，但進(jìn)行了優(yōu)化，采用了其中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，提高了實(shí)時性。其節(jié)點(diǎn)有優(yōu)先級設(shè)定，支持點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)、廣播模式通信。各節(jié)點(diǎn)可隨時發(fā)送消息。傳輸介質(zhì)為雙絞線，通信速率與總線長度有關(guān)。ＣＡＮ總線采用短消息報(bào)文，每一幀有效字節(jié)數(shù)為８個；當(dāng)節(jié)點(diǎn)出錯時，可自動關(guān)閉，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。
[CAN總線的基礎(chǔ)知識]
[CANBUS介紹]
[CAN總線綜述]
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| FF（基金會總線） | 基金會現(xiàn)場總線FF(Foundation Fieldbus)是在過程自動化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有專有良好發(fā)展前景的技術(shù)。基金會現(xiàn)場總線分低速H1和高速H2兩種通信速率。H1的傳輸速率為31.25kbps,通信距離可達(dá)1900m(可加中繼器延長)，可支持總線供電防爆環(huán)境。H2的傳輸可為1Mbps和2.5Mbps兩種，其通信距離分別為750m和500m。物理傳輸介質(zhì)可支持雙絞線、光纜和無線發(fā)射，協(xié)議符合IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)。其物理媒介的傳輸信號采用曼徹斯特編碼。 基金會現(xiàn)場總線的主要技術(shù)內(nèi)容，包括FF通信協(xié)議、用于完成開放互連模型中第2-7層通信協(xié)議的通信棧 用于描述設(shè)備特征、參數(shù)、屬性及操作功能塊；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)、調(diào)度、管理等功能的系統(tǒng)軟件以及構(gòu)筑集成自動化系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)集成技術(shù)。 能滿足各種重要的系統(tǒng)要求。
[FF總線簡介]
[FF總線的發(fā)展動態(tài)]
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| HART（可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)通路） | 可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)通路HART（Highway Addressable Remote Transducer）是由美國Rosemount公司于1986年提出的通信協(xié)議。它是用于現(xiàn)場智能儀表和控制室設(shè)備間通信的一種協(xié)議。它包括ISO/OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。ＨＡＲＴ通信可以有點(diǎn)對點(diǎn)或多點(diǎn)連接模式。這種協(xié)議是可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開放通信協(xié)議，其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中的過渡產(chǎn)品，因而在當(dāng)前的過渡時期具有較強(qiáng)市場競爭力，在智能儀表市場上占有很大的份額。
[HART通訊協(xié)議簡介]
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| PROFIBUS（過程現(xiàn)場總線） | 過程現(xiàn)場總線PROFIBUS（Process Field BUS）是德國國家DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。由PROFIBUS-DP,PROFIBUS-FMS,PROFIBUS-PA組成了PROFIBUS系列。PROFIBUS-DP：用于分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)傳輸，適合于加工自動化領(lǐng)域的應(yīng)用。PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification）意為現(xiàn)場信息規(guī)范，適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關(guān)等。PROFIBUS-PA（Process Automation）：用于過程自動化的總線類型，它遵從IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS支持主從方式、純主方式、多主多從通信方式。主站對總線具有控制權(quán)，主站間通過傳遞令牌來傳遞對總線的控制權(quán)。取得控制權(quán)的主站，可向從站發(fā)送、獲取信息。
[PROFIBUS概貌]
[PROFIBUS的傳輸技術(shù)]
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| LonWorks（局域操作網(wǎng)絡(luò)） | 局域操作網(wǎng)絡(luò)（Local operating network）LonWorks是美國ECHELON公司開發(fā)，并與Motorola和東芝公司共同倡導(dǎo)的現(xiàn)場總線技術(shù)。它采用了OSI參考模型全部的七層協(xié)議結(jié)構(gòu)。LonWorks技術(shù)的核心是具備通信和控制功能的Neuron芯片。Neuron芯片實(shí)現(xiàn)完整的LonWorks的LonTalk通信協(xié)議。其上集成有三個８位CPU。一個CPU完成OSI模型第一和第二層的功能，稱為介質(zhì)訪問處理器。一個CPU是應(yīng)用處理器，運(yùn)行操作系統(tǒng)與用戶代碼。還有一個CPU為網(wǎng)絡(luò)處理器，作為前兩者的中介，它進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變量尋址、更新、路徑選擇、網(wǎng)絡(luò)通信管理等。由神經(jīng)芯片構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)之間可以進(jìn)行對等通信。LonWorks支持多種物理介質(zhì)并支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，組網(wǎng)方式靈活，其IS-78本安物理通道使得它可以應(yīng)用于危險區(qū)域。LonWorks應(yīng)用范圍主要包括樓宇自動化、工業(yè)控制等，在組建分布式監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)方面有較優(yōu)越的性能。
[LonWorks總線簡介及應(yīng)用]
[LonWorks現(xiàn)場總線]
[常用術(shù)語]
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| WorldFIP | WorldFIP的顯著特點(diǎn)是為所有的工業(yè)和過程控制提供帶有一個物理層的單一現(xiàn)場總線。底層控制系統(tǒng)、制造系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)都可直接連到控制一級的WorldFIP總線上，毋需采用將RS485和其它低速總線相混和的方式來接連底層設(shè)備以實(shí)現(xiàn)同樣的功能。
[WorldFIP總線綜述]
[WorldFIP接口]
[WorldFIP的主要層次]
[WorldFIP的一般結(jié)構(gòu)]
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| MODBUS | MODBUS是MODICON公司為該公司生產(chǎn)的PLC設(shè)計(jì)的一種通信協(xié)議，從其功能上看，可以認(rèn)為是一種現(xiàn)場總線。它通過24種總線命令實(shí)現(xiàn)PLC與外界的信息交換。具有MODBUS接口的PLC可以很方便的進(jìn)行組態(tài)。MODBUS傳輸協(xié)議定義了控制器可以識別和使用的信息結(jié)構(gòu)，而不須考慮通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。它定義了各種數(shù)據(jù)幀格式，描述了控制器訪問另一設(shè)備的過程，怎樣作出應(yīng)答響應(yīng)，以及可檢查和報(bào)告的錯誤。
[MODBUS簡介]
[MODBUS通訊協(xié)議簡介]
[MODBUS編程]
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