现场总线技术及其应用研究论文(6)

1现场总线技术概述

1.1现场总线的定义：

目前，公认的现场总线技术概念描述如下：现场总线是安装在生产过程区域的现场设备

/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其

中，"生产过程"包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者，现场总线是以单个分散的、

数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同

完成自动控制功能的网络系统与控制系统。

1.2 现场总线技术产生的意义

（1）现场总线（Fieldbus）技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络

通信技术；是一次工业现场级设备通信的数字化革命。现场总线技术可使用一条通信电缆

将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，用数字化通信代替4-20mA/24VDC信号，完

成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。

（2）传统的现场级自动化监控系统采用一对一连线的、4-20mA/24VDC信号，信息量有

限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换，使自控系统成为工厂中的"信息孤

岛"，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。

（3）基于现场总线的自动化监控系统采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加

入工厂信息网络， 构成企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产

现场。在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级

与车间级信息集成的技术基础。

1.3 现场总线技术的发展现状与展望

1.3.1 现场总线技术的发展现状

从20世纪90年代以后，现场总线技术得到了迅猛发展，出现了群雄并起、百家争鸣

的局面。目前已开发出有40多种现场总线，如Interbus、Bitbus、DeviceNet、MODbus、Arcnet、

P-Net、FIP、ISP等，其中最具有影响力的有5种，分别是FF、Lon Works、Profibus、CAN

和HART。

FCS（Filedbus control system）则是基于现场总线的自动控制系统，即以现场总线作为

工厂底层网络，通过网络集成而构成的自动控制系统网络，按照公开、规范的通讯协议在智

能设备之间、智能设备与远程计算机之间实现数据传输和信息交换，从而实现控制与管理一

体化的综合自动控制系统。纵观控制系统的发展过程，任何一种新的控制系统的出现都是针

对旧的控制系统存在的缺陷而给出的解决方案，并在用户需求和市场竞争等外部因素的推动

下占据主导地位，现场总线和现场总线控制系统的产生和发展也经历了同样的过程。

早期的控制系统主要是模拟仪表控制系统，设备之间传输的信号为1～5V或4～20mA

的直流模拟信号，信号的精度较低，传输过程中易受干扰。随着电子技术和计算机技术的发