設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)選擇現(xiàn)場總線時(shí)，首先要考慮是否需要使用現(xiàn)場總線，應(yīng)該從如下幾個(gè)方面思考。

  1)現(xiàn)場設(shè)備是否分散?，F(xiàn)場設(shè)備是否分散是決定是否使用現(xiàn)場總線技術(shù)的關(guān)鍵。現(xiàn)場總線技術(shù)適合于分散的、具有通信接口的現(xiàn)場被控設(shè)備的系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線的優(yōu)勢是節(jié)省了大量現(xiàn)場布線成本、使系統(tǒng)故障易于診斷與維護(hù)。對于具有集中IO的單機(jī)控制系統(tǒng)，現(xiàn)場總線技術(shù)沒有明顯優(yōu)勢。然而對于某些單機(jī)控制，若在設(shè)備中很難留出空間布置大量的I/O接線時(shí)，可考慮使用現(xiàn)場總線。

  2)系統(tǒng)對底層設(shè)備是否有信息集成要求。現(xiàn)場總線技術(shù)適合對數(shù)據(jù)集成有較高要求的系統(tǒng)，例如，需要建立車間監(jiān)控系統(tǒng)，建立全廠的CIMS(計(jì)算機(jī)/現(xiàn)代集成制造系統(tǒng))，在底層使用現(xiàn)場總線技術(shù)可將大量的設(shè)備及生產(chǎn)數(shù)據(jù)集成到管理層，為實(shí)現(xiàn)全廠的信息系統(tǒng)提供重要的底層數(shù)據(jù)。

  3)系統(tǒng)對底層設(shè)備是否有較高的遠(yuǎn)程診斷、故障報(bào)警及參數(shù)化要求。現(xiàn)場總線技術(shù)適合要求有遠(yuǎn)程操作及監(jiān)控的系統(tǒng)。

  4)有無應(yīng)用先例。有無應(yīng)用先例也是決定是否采用現(xiàn)場總線的一個(gè)關(guān)鍵因素。因?yàn)閷τ谝粋€(gè)實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目，技術(shù)問題復(fù)雜，很難用精確的數(shù)學(xué)分析或仿真方法給出技術(shù)可行性論證。對重大項(xiàng)目的決策，應(yīng)用先例或應(yīng)用業(yè)績是簡單而又具說服力的證明。一般來說，現(xiàn)場總線如在相同行業(yè)有類似應(yīng)用，就可以說明一些關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)成熟，這樣就在一定程度上降低了風(fēng)險(xiǎn)。在決定了采用現(xiàn)場總線設(shè)計(jì)后，具體采用何種總線結(jié)構(gòu)，應(yīng)該考慮如下因素：

  (1)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求

  影響系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的因素有很多，例如，數(shù)據(jù)的傳輸速率、數(shù)據(jù)傳輸量的大小，從站數(shù)目的多少、主站應(yīng)用程度的大小、計(jì)算的復(fù)雜程度等。決定現(xiàn)場總線實(shí)時(shí)性能更重要的是現(xiàn)場總線采用的介質(zhì)訪問控制機(jī)制，不同介質(zhì)訪問控制機(jī)制是為了滿足工業(yè)現(xiàn)場傳輸不同類型數(shù)據(jù)的要求。

  現(xiàn)場總線是一種通信網(wǎng)絡(luò)，所傳送的數(shù)據(jù)為現(xiàn)場數(shù)據(jù)。工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，儀表種類繁多，各種生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算復(fù)雜程度及響應(yīng)緊迫性要求等方面相差甚遠(yuǎn)，與商業(yè)網(wǎng)中所傳送的大批量相同的數(shù)據(jù)不同。

  從對時(shí)間要求的苛刻程度可以將數(shù)據(jù)分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，例如，各種檢測器和控制器的I/O信號、控制器之間的互鎖信號、部分系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視數(shù)據(jù)等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對時(shí)間要求苛刻，一般不允許有秒級的延遲，在某些特殊情況下甚至不允許有毫秒級延遲。對大多數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)而言，最新數(shù)據(jù)是有意義的，如果在某一時(shí)間段內(nèi)，某一數(shù)據(jù)由于某種原因未起作用，而此時(shí)下一個(gè)數(shù)據(jù)已經(jīng)產(chǎn)生，則該數(shù)據(jù)將被丟棄，將啟用最新數(shù)據(jù)。因此，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)一般不要求重發(fā)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量相對較少，對帶寬的占用率較低。非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，例如，用戶編程數(shù)據(jù)、組態(tài)數(shù)據(jù)、部分系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視數(shù)據(jù)等。非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對時(shí)間要求不很苛刻，允許有相對較長的延遲，但這種數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量相對較大，對帶寬的占用率較高，對絕大多數(shù)非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)而言，傳送的數(shù)據(jù)都是有意義的，一般不允許丟失。

  從數(shù)據(jù)產(chǎn)生的機(jī)制來看可以將數(shù)據(jù)分為周期性數(shù)據(jù)、突發(fā)性數(shù)據(jù)和隨機(jī)性數(shù)據(jù)，突發(fā)性數(shù)據(jù)和隨機(jī)性數(shù)據(jù)也稱為非周期性數(shù)據(jù)。周期性數(shù)據(jù)在一般的工業(yè)過程中大量存在。例如，傳感器采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，控制器傳送的控制信號、控制指令等。這類數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是通信周期性地發(fā)生，一般為相對固定的點(diǎn)到點(diǎn)的信息傳遞，發(fā)生的時(shí)刻一般是可以預(yù)測的，傳送的數(shù)據(jù)一般為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，優(yōu)先級較高，數(shù)據(jù)通信量較少，占用固定的帶寬。突發(fā)性數(shù)據(jù)，例如，報(bào)警信息、事件通知等，這類數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是通信是突發(fā)的，發(fā)生的時(shí)刻一般是不可預(yù)測的，傳送的數(shù)據(jù)一般為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，優(yōu)先級最高，數(shù)據(jù)通信量小。隨機(jī)性數(shù)據(jù)，例如，數(shù)據(jù)庫管理、程序的下載、上傳，客戶端向服務(wù)器端請求服務(wù)等，這類數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是通信是隨機(jī)性的，發(fā)生的時(shí)刻一般是不可預(yù)測的，傳送的數(shù)據(jù)一般為非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，優(yōu)先級最低，數(shù)據(jù)通信量較大。

  因此，選擇的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)必須對上述不同種類、具有不同實(shí)時(shí)性要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并正確地、及時(shí)地完成所需的信息交換。對于周期性數(shù)據(jù)，應(yīng)確保周期性發(fā)生的事件在系統(tǒng)所需的周期內(nèi)處理完畢，預(yù)先對周期性變量的采樣、處理、發(fā)送周期進(jìn)行安排與設(shè)定，以保證該變量的時(shí)序特性得以滿足。對于非周期性或隨機(jī)過程數(shù)據(jù)，應(yīng)盡量縮短數(shù)據(jù)傳送的等待時(shí)間。那些對時(shí)間緊迫性要求不高的數(shù)據(jù)可以等待在通道空閑時(shí)發(fā)送，對于某些實(shí)時(shí)性要求較高的過程數(shù)據(jù)，對通信通道進(jìn)行分配，以使這些數(shù)據(jù)能及時(shí)地發(fā)送，對周期性數(shù)據(jù)，比較適合采用令牌環(huán)、令牌總線法，對非周期性數(shù)據(jù)中實(shí)時(shí)性要求高的數(shù)據(jù)，MAC層的控制機(jī)制采用CSMA/CD法。

  設(shè)計(jì)選擇現(xiàn)場總線時(shí)，可以對介質(zhì)訪問控制機(jī)制進(jìn)行適當(dāng)混合與改進(jìn)，提出自己特有的介質(zhì)訪問控制機(jī)制，由于各種現(xiàn)場總線介質(zhì)訪問控制方法各不相同，不存在適用于所有控制領(lǐng)域的現(xiàn)場總線，這也是每種現(xiàn)場總線都有其各自的應(yīng)用領(lǐng)域，不存在由一種現(xiàn)場總線替代所有現(xiàn)場總線的本質(zhì)原因。因此，用戶在選擇現(xiàn)場總線時(shí)，應(yīng)首先了解實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)中，傳輸數(shù)據(jù)的類型以哪些為主，哪些為輔，然后再根據(jù)傳輸?shù)闹饕獢?shù)據(jù)類型的要求選擇合適的現(xiàn)場總線。

  (2)傳輸速率與傳輸效率

  數(shù)據(jù)在現(xiàn)場總線上的傳輸分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段是從PC傳送到通信口外，數(shù)據(jù)在這個(gè)階段的傳輸速率稱為DTE(Data Teminal Equipment，數(shù)據(jù)終端設(shè)備)速率，第二個(gè)階段是數(shù)據(jù)在通信口與通信口之間的傳遞，其傳輸速率稱為DCE(Data Cireuit Teminal Equpment，數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備)速率。有Modem情況下，DTE速率指PC到Modem之間的速率，DCE速率措的是Modem到Modem之間的傳輸速率。DTE速率與DCE速率共同決定了現(xiàn)場總線的傳輸速率?，F(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)傳輸速率的高低直接影響了現(xiàn)場總線的實(shí)時(shí)性，通常傳輸速率越高的系統(tǒng)實(shí)時(shí)性越好，現(xiàn)場總線實(shí)際的傳輸速率主要由DCE速率決定。

  實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境一般都比較惡劣，因此大多數(shù)現(xiàn)場總線介質(zhì)都采用雙絞線或同軸電纜，這樣由PC高速傳出的數(shù)據(jù)在通過通信口與通信口之間的傳輸介質(zhì)時(shí)速率會(huì)下降很多，受到具體傳輸介質(zhì)的影響，DTE速率很高時(shí)，DCE 速率有可能很低。因此，現(xiàn)場總線的速率不是某種芯片或某種通信卡或設(shè)備所具有的速率(即DTE速率)，而應(yīng)為其形成現(xiàn)場總線后的DCE速率。當(dāng)然，高的DTE速率是較高的現(xiàn)場總線速率的基礎(chǔ)，只有當(dāng)這兩種速率都比較高時(shí)才可以獲得比較高的現(xiàn)場總線速率。

  現(xiàn)場總線的傳輸效率反映了單位時(shí)間內(nèi)總線上所傳送的有效數(shù)據(jù)的多少。一個(gè)數(shù)據(jù)包中有效數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)量的比率越大，總線的傳輸速率越快，現(xiàn)場總線的傳輸效率就越高。