生产管理文件集合-现场总线技术综述（DOC 9页）

现场总线技术综述
现场总线（Fieldbus）是 80 年代末、90 年代初国际上发展形成的，用于过程自
动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工
厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管
理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布
控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合
技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化
系统结构与设备的深刻变革。国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度
上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的
底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性
好、成本低的特点 :具有一定的时间确定性和较高的实时性要求,还具有网络负载
稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。由于上述特点，现场总线系统从
网络结构到通讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。
一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作 FCS——现场总线控制系统。
人们一般把 50 年代前的气动信号控制系统 PCS 称作第一代，把 4～20mA 等电
动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而
把 70 年代中期以来的集散式分布控制系统 DCS 称作第四代。现场总线控制系统
FCS 作为新一代控制系统，一方面，突破了 DCS 系统采用通信专用网络的局限，
采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方
面把 DCS 的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把
控制功能彻底下放到现场。可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统
最显著的特征。
现场总线技术在历经了群雄并起，分散割据的初始阶段后，尽管已有一定范围的
磋商合并，但至今尚未形成完整统一的国际标准。其中有较强实力和影响的有
:FoudationFieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline 等。它
们具有各自的特色，在不同应用领域形成了自己的优势。本文将在简要描述现场
总线技术特点的基础，紧扣系统的可靠性、实用性等，介绍现场总线网络结构、
体系结构等关键技术及目前较为流行的几种有实力的现场总线技术的现状，最后
阐述现场总线的发展趋势与技术展望。
一、现场总线的技术特点
1、系统的开放性。开放系统是指通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行
互连并实现信息交换，现场总线开发者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的
开放系统。这里的开放是指对相关标准的一致、公开性，强调对标准的共识与遵
从。一个开放系统，它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。一个具
有总线功能的现场总线网络系统必须是开放的，开放系统把系统集成的权利交给
了用户。用户可按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系
统。
2、互可操作性与互用性，这里的互可操作性，是指实现互连设备间、系统间的
信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。而互用性则意味着不
同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。
3、现场设备的智能化与功能自治性。它将传感测量、补偿计算、工程量处理与
控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功
能，并可随时诊断设备的运行状态。
4、系统结构的高度分散性。由于现场设备本身已可完成自动控制的基本功能，
使得现场总线已构成一种新的全分布式控制系统的体系结构。从根本上改变了现
有 DCS 集中与分散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了可靠
性。
5、对现场环境的适应性。工作在现场设备前端，作为工厂网络底层的现场总线，
是专为在现场环境工作而设计的，它可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红
外线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现送电与通信，并可
满足本质安全防爆要求等。