现场总线的发展历史与未来发展趋势.docx

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1、现场总线的发展历史与未来发展趋势从20世纪70年代末至今，现场总线技术的发展经历了30年历史。已被越来越多应用于现实的生产过程控制中，该技术在减少系统线缆，简化系统安装、维护和管理，降低系统的投资和运行成本，增强系统性能等方面，显现出相对传统控制技术的优越性．然而由于历史的原因，现场总线技术的发展至今还没有统一的标准．以下就现场总线的发展历史、技术特点以及发展趋势等方面进行探讨．1现场总线技术的发展背景纵观自动控制系统的发展历史，从基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统，到集散控制系统，每一次控制

2、系统的发展无不反映了这样一个特点；由于被控对象的复杂化和控制要求的提高，当时使用的仪器仪表已无法满足现实控制的需要，使得功能更强、性能更优的新一代仪器仪表产生，既而适应新的仪器仪表的控制系统"rE就逐步完善起来．现场总线的产生首先反映了仪器仪表本身发展的需要．仪器仪表的发展经历了全模拟式仪表、智能仪表、具有通信功能的智能仪表、现场总线仪表等几个阶段．其中，全模拟式仪表是将传感器信号进行调理放大后，经过v／I电路转换，输出4～20mA或o～5V的模拟信号，其后随着计算机技术的发展，微处理器在仪器仪表中得到了广泛应用，过程变量经调理放大

3、、A／D采样，转换为数字信号，并经过微处理器的运算、补偿等处理后，再通过D／A、V／I等电路，仍然以4～20mA或o～5V的模拟信号输出，这种智能仪表相对于全模拟仪表来讲，测量精度大大提高，但信号传输过程仍然容易受到外界电磁干扰，传输精度和可靠性都不高．于是，人们在仪器仪表中增加了通信接口(如RS232／485等)，以数字通信的：h-式代替模拟信号传输．但由于这些通信标准只规定了物理层上的电气特性，而对于数据链路层及其以上各高层协议规范，则没有统一定义，致使不同生产厂家生产的仪器仪表由于通信协议的专有与不兼容而无法实现相互之间的信息

4、互访．为解决这个问题，必须对这些网络的通信标准进行统一，组成开放互连系统，于是就产生了现场总线．所以说，具有数字通讯功能的智能仪表为现场总线的发展奠定了基础．其次，随着计算机功能的不断增强，价格急剧降低，计算机与计算机网络系统迅速发展，使得现场总线通信网络的实施成为现实，该网络不仅能实现现场设备之间的信息交换，而且实现了生产现场与外界的信息交换．也就是说。现场总线的产生同时反映了企业管控一体化信息集成的要求．2现场总线的定义所谓现场总线，按照国际电工委员会IEC61158的定义，是指安装在翩造或过程区域的现场装置之间、以及现场装置与

5、控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行和多点通信的数据总线．以现场总线为基础而发展起来的全数字控制系统称作现场控制系统(FCS)．现场总线与传统的控制方式的显著区别在于其通讯方式的不同．现场总线是用于智能化现场设备和基于微处理器的控制室自动化系统间的全数字化、多站总线式的双向多信息数字通讯的通讯规程．是互相操作以及数据共享的公共协议．可以认为．现场总线是通信总线在现场设备中的延伸。允许将各种现场设备．如变送器、调节阀、基地式控制器、记录仪、显示器、PLC及手持终端和控制系统之间，通过同一总线进行双向多变量数字通讯．3现场总线的发展

6、历史方方面面的原因，现场总线的发展经历了曲折的历史，而且至今还没有形成一致的国际标准．从20世纪70年代．现场总线技术就已经萌芽，并在生产现场安装使用．由于现场总线技术表现出的突出优点，欧美的许多厂家为此进行了大量的工作，它们各自采用不同的方法、不同的信号标准进行产品开发．结果导致了众多的智能化工业控制仪表不相兼容．从用户使用的角度看，这样的状况很不利于生产的全球化发展．鉴于这种情况。国际电工技术委员会(IEC)从1985年开始着手制订国际性的智能化现场设备和控制室自动化设备之间的通讯标准。并命名为Fieldbus。即现场总线．然而

7、，也就是从此之后，关于现场总线的战争开始了，一直持续至今．这其中有技术上的问题，更重要的是经济的、甚至是政治上的原因．这里只简单讨论其标准化的进程．1985年国际电工技术委员会(IEC)制订现场总线标准，实际是后来德国的PROFIBUS与法国的FIP在技术上的争端而未达成协议．与此同时，美国仪表协会(ISA)下属的标准与实施工作组的ISA／SP50开始制订现场总线标准．但都没有达成一致统一的结果．无法达成统一的协议，基于经济利益的原因，各国各大公司纷纷开发自已的产品占领市场．各种现场总线标准相继产生．1986年，德国推出Profib

8、us过程现场总线标准．1990年，美国Echelon公司推出LonWorks现场总线产品．1992年，Siemens、Rosemount、ABB、Foxboro、Yokogawa等80家公司联合，成立ISP(Interoperable