IEC對現(xiàn)場總線(Fieldbus)的定義是“安裝在制造和過程區(qū)城的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、申行、多點通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線”。它是當前工業(yè)自動化的熱點之一?，F(xiàn)場總線以開放的、獨立的、全數(shù)字化的雙向多變量通信代替0~10mA或420mA現(xiàn)場電動儀表信號?，F(xiàn)場總線/O集檢測、數(shù)據(jù)處理、通信為一體,可以代替變送器、調(diào)節(jié)器、記錄儀等模擬儀表。它不需要框架、機柜、可以直接安裝在現(xiàn)場導軌槽上,現(xiàn)場總線1/的按線極為簡單,只需一根電纜,從主機開始,沿數(shù)據(jù)鏈從一個現(xiàn)場總線IO連接到下一個現(xiàn)場總線1/0。使用現(xiàn)場總線后,自控系統(tǒng)的配線、安裝、調(diào)試和維護等方面的費用可以節(jié)約2/3左右,現(xiàn)場總線I/O與可編程序控制器可以組成廉價的DCS系統(tǒng)。

  我國對現(xiàn)場總線及其開放自動化系統(tǒng)的規(guī)劃提出了2005年應達到的發(fā)展目標,基于現(xiàn)場總線的工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)的品種數(shù)超過200個,產(chǎn)值超過60億元,產(chǎn)量產(chǎn)值占工業(yè)自動化儀表行業(yè)的80%以上,國產(chǎn)產(chǎn)品的市場占有率大于60%,出口6000萬美元。由此不難看出現(xiàn)場總線儀表在未來工業(yè)自動控制中的地位和發(fā)展前景。

  現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)將DCS的控制站功能分散給現(xiàn)場控制設備,僅靠現(xiàn)場總線設備就可以實現(xiàn)自動控制的基本功能。例如將電動調(diào)節(jié)閥及其驅(qū)動電路、輸出特性補償、PID控制和運算、閥門自校驗和自診斷功能集成在一起,再配上溫度變送器就可以組成一個閉環(huán)溫度控制系統(tǒng),有的傳感器中也植人了PID控制功能。

  使用現(xiàn)場總線后,操作員可以在中央控制室實現(xiàn)遠程監(jiān)控,對現(xiàn)場設備進行參數(shù)調(diào)整,還可以通過現(xiàn)場設備的白診斷功能預測故障和尋找故障點。

  由于歷史的原因,現(xiàn)在有多種現(xiàn)場總線標準并存,簡介如下:

  1.Foundation Fieldbus(基金會現(xiàn)場總線)

  現(xiàn)場總線基金會(FF)是國際公認的唯一不依附于某個公司或企業(yè)集團的非商業(yè)化的國際標準化組織,它致力于建立國際上統(tǒng)一的現(xiàn)場總線協(xié)議。基金會現(xiàn)場總線(FF)標準無專利許可要求,可供所有的生產(chǎn)廠家使用,其總線標準、產(chǎn)品檢驗等信息全部公開。FF得到了世界上幾乎所有的著名儀表控制生產(chǎn)廠家的支持。

  2.PROFIBUS(過程現(xiàn)場總線)

  PROFIBILS (Proces Field Bus)是作為德國國家標準和歐洲標準的現(xiàn)場總戰(zhàn)。它由3個系列組成:PROFIBUS-DP用于分散的外部設備和自控設備之間的高速數(shù)據(jù)傳輸;PROFIBUS-FMS適用于一般自動化的中速數(shù)據(jù)傳輸;PROFIBUS-PA用于過程白動化的低速數(shù)據(jù)傳輸。

  3.LonWorks(局域操作網(wǎng)絡)

  Lon Works(Locul Operuting Network)采用符合1S0/0SI模型全部7層標準的LonTak通信協(xié)議,它被封裝在稱為Neuron(神經(jīng)元)的芯片中。該芯片有3個8位的CPU,第一個是介質(zhì)訪問控制處理器,第二個為網(wǎng)絡處理器,第三個足應用處理器,執(zhí)行用戶程序及其調(diào)用的操作系統(tǒng)服務:Neuron芯片還固化了34種I/O控制對象,日前已有幾千家公司推出了Lon-Works產(chǎn)品。

  4. CAN(控制器局坡網(wǎng)絡)

  現(xiàn)場總線領城中,在1EC61158和1E062026標準之前,CAN(Cntroller Area Network)總線品業(yè)一被批準為國際標準的現(xiàn)場總統(tǒng)。CAN總線的點線規(guī)范已技國際標準化組織(1SO)制常頭國際東準1S011509高信過業(yè)1bp)和8011510(雨情出15Kb).CAN點出得到了計算機芯片商的廣泛支持,它們紛紛推出直接帶有CAN接口的微處理器(MCU)芯片。帶有CAN的MCU芯片總最已經(jīng)超過1億片,因此在接口芯片技術(shù)方面CAN已經(jīng)遙遙領先于其他所有現(xiàn)場總線。Itel Motrola Philps、NEC等公司都生產(chǎn)帶CAN通信協(xié)議的CAN單片機CAN控制器和CANI/0器件等支持CAN總線的芯片。

  需要指出的是CAN總線同時是EC62026-2設備網(wǎng)絡(Device Neltwork,DN)和IEC62026-5靈巧配電系統(tǒng)(Smar Distributed System, SDS)的物理層,因此它是1EC62026最主要的技術(shù)基礎。

  一些主要的可編程序控制器廠家將現(xiàn)場總線作為可編程序控制器控制系統(tǒng)中的底層網(wǎng)絡。如Rockwell公司的PLC5系列可編程序控制器安裝了PROFIBUS協(xié)處理器模塊后,能與其他廠家支持PROFIBUS通信協(xié)議的設備(如傳感器、執(zhí)行器、變送器、驅(qū)動器、數(shù)控裝置和個人計算機)通信。西門子公司的S7-200系列可編程序控制器配備EM277PROFIBUSDP接山模塊后可接人PROFIBUS網(wǎng)絡,傳輸速率可達12Mbps,可連接127個節(jié)點,傳輸距離23.8km(光纖電纜)/9.6km(雙紋線)。Schneider公司的Modion TSXQuantum控制系統(tǒng)的Lon Worka模塊可用于對實時性要求不高的場合,如樓宇自動化控制系統(tǒng)。

  可編程序控制器與現(xiàn)場總線相結(jié)合,可以組成價格便宜、功能強大的分布式控制系統(tǒng)。隨著現(xiàn)場總線國際標準的制定和現(xiàn)場總線LO的迅猛發(fā)展和價格的下降,可編程序控制器的功能可能在某些領域(如過程控制領城)被現(xiàn)場總線I/0部分取代。