现场总线简介

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1、现场总线简介现场总线的产生【1】随着信息与科学技术的迅猛发展，信息交换方式日新月异，并朝着全球化与数字化的方向发展，自动控制系统作为信息与科学技术发展的融合产物，自19世纪以来的近两百年里也发生了巨大变革。总的来说，一般可将其划分为5代：（1）气动信号控制系统（PCS）气动信号控制系统是于19世纪中期出现的基于5-13psi的第一代控制系统（2）电动模拟仪表过程控制系统（ACS）电动模拟过程控制系统出现于20世纪50年代，一出现便很快占据控制领域的主导地位它利用0-10mA或4-20mA的电流模拟信号进行现场级设备信号的采集与控制，是第二代控制系统但由于模拟信号精度较低并易

2、受干扰，所以很快便被新的控制系统取代（3）集中式数字控制系统（CCS）随着数字计算机技术的发展和应用，20世纪70年代左右集中式数字控制系统（CCS）出现并占据主导地位，称为第三代控制系统。集中式数字控制系统能够根据现场情况进行及时控制和计算判断，并且在控制方式和时机的选择上能进行统一调度和统筹安排。另外，由于采用单片机等作控制器，数字信号的传输在控制器内部进行，这样不仅克服了ACS系统中模拟信号精度低的缺点，而且也提高了系统的抗干扰能力。但由于该系统对控制器本身有很高的要求，而当任务增加时，控制器的效率将明显下降，很难保证满足对控制器足够的处理能力和极高的可靠性的要求（4

3、）分散式控制系统（DCS）20世纪80年代初，微处理机的出现和应用促使了第四代控制系统——分散式控制系统（DCS）的产生。DCS系统采用集中管理、分散控制，即将管理与控制相分离：上位机执行集中监视管理，下位机在现场进行分散控制，它们之间用控制网络相连实现信息传递。与之前几代控制系统不同，分散式的控制系统降低了系统中对控制器处理能力和可靠性的要求。（5）现场总线控制系统（FCS）20世纪80年代中后期，随着微电子技术和大规模以及超大规模集成电路的快速发展，顺应以上需求，国际上发展起来一种以微处理器为核心，使用集成电路实现现场设备信息的采集传输处理以及控制等功能的智能信号传输技

4、术——现场总线，并利用这一开放的、具有可互操作性的网络技术将各控制器和现场仪表设备实现互连，构成了现场总线控制系统。该操作系统的出现引起了传统的DCS等控制系统结构的革命性变化，把控制功能彻底下放到了现场现场总线的定义【3】根据国际电工委员会IEC标准和现场总线基金会FF（FieidbusFoundation）的定义:现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通讯网络。也就是说基于现场总线的系统是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络的节点，用总线相连实现信息的相互交换，使得不同网络，不同现场设备之间可以信息共享，现场设备的各种运行

5、参数状态信息以及故障信息等通过总线传送到远离现场的控制中心而控制中心又可以将各种控制维护组态命令又送往相关的设备从而建立起了具有自动控制功能的网络。现场总线的节点是现场设备或现场仪器但不是传统的单功能的现场仪器，而是具有综合功能的智能仪表，例如，温度变送器不仅具有温度信号变换和补偿功能，而且具有PID控制和运算功能，调节阀的基本功能时信号驱动和执行，另外还有输出特性补偿，自效验和自诊断功能。现场设备具有互换性和互操作性，采用总线供电具有本质安全性。现场总线的结构及其技术特点现场总线结构【6】现场总线是将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互连的实时控制通讯网络,它遵循

6、ISO的OSI开放系统互连参考模型的全部或部分通讯协议,能够实现双向串行多节点数字通信。现场总线控制系统FCS(Field_busControlSystem)的核心是现场总线。FCS是一种全数字式、双向传输、多分支结构的通讯网络,是将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互连而成的实时网络控制系统,FCS控制层结构如图1所示。新一代控制系统是由多段高速(H2)或低速(H1)现场总线、各类智能现场仪表设备(包括流量、压力、温度、执行器及辅助单元等)、人机接口(工业PC机)、组态软件、监控软件及网络软件等组成。、结构特点现场总线控制系统中的现场设备是智能化的,即现场设备能完

7、全独立自主地完成对运行的监控、管理和保护,无需依赖中央控制室的计算机,彻底地实现了分散式控制。现场智能化设备又具有数字通信功能,现场模拟信号在数字化处理后,可以用数字传送方式进行传输,只需一对信号传输线就可将多个现场设备与中央控制计算机相连,并传递多种信息(不同运行物理参数、不同现场设备运行状态、故障信息等)。技术特点【3】1、全数字化通信：采用现场总线技术后只用一条通信电缆就可以将控制器与现场设备（智能化的、具有通信口）连接起来，提高了信号传输的可靠性。2、系统具有很强的开放性：这里的开放是指对相关标准的一致性和