【正文】 要的特征，而數(shù)字傳輸信號(hào)也在逐步取代模擬傳輸信號(hào)。隨著微處理器的快速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)延伸到工業(yè)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)成為可能，產(chǎn)生了以微處理器為核心，使用集成電路代替常規(guī)電子線路，實(shí)施信息采集、顯示、處理、傳輸以及優(yōu)化控制等功能的智能設(shè)備。設(shè)備之間彼此通信、控制，在精度、可操作性以及可靠性、可維護(hù)性等都有更高的要求。由此，導(dǎo)致了現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)生。1984年美國(guó)Inter公司提出一種計(jì)算機(jī)分布式控制系統(tǒng)位總線（BITBUS），它主要是將低速的面向過(guò)程的輸入輸出通道與高速的計(jì)算機(jī)總線多（MULTIBUS）分離，形成了現(xiàn)場(chǎng)總線的最初概念。80年代中期，美國(guó)Rosemount 公司開(kāi)發(fā)了一種可尋址的遠(yuǎn)程傳感器（HART）通信協(xié)議。采用在4～20mA模擬量疊加了一種頻率信號(hào)，用雙絞線實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)傳輸。HART協(xié)議已是現(xiàn)場(chǎng)總線的雛形。1985年由Honeywell和Bailey等大公司發(fā)起，成立了World FIP制定了FIP協(xié)議。1987年，以Siemens，Rosemount，橫河等幾家著名公司為首也成立了一個(gè)專門委員會(huì)互操作系統(tǒng)協(xié)議（ISP）并制定了PROFIBUS協(xié)議。后來(lái)美國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)也制定了現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)IEC/ISA SP50。隨著時(shí)間的推移，世界逐漸形成了兩個(gè)針?shù)h相對(duì)的互相競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)場(chǎng)總線集團(tuán)：一個(gè)是以Siemens、Rosemount，橫河為首的ISP集團(tuán)；另一個(gè)是由Honeywell、Bailey等公司牽頭的WorldFIP集團(tuán)。1994年，兩大集團(tuán)宣布合并，融合成現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)（Fieldbus Foundation）簡(jiǎn)稱FF。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)發(fā)展和制定標(biāo)準(zhǔn)，基金委員會(huì)取得以下共識(shí)：共同制定遵循IEC/ISA SP50協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；商定現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展階段。1999年底IECTC65(負(fù)責(zé)工業(yè)測(cè)量和控制的第65標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì))通過(guò)了8種類型的現(xiàn)場(chǎng)總線作為IEC61158國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 2003年4月，IEC61158 ，規(guī)定10種類型的現(xiàn)場(chǎng)總線：TS61158現(xiàn)場(chǎng)總線、ControlNet和Ethernet/IP現(xiàn)場(chǎng)總線、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線、PNET現(xiàn)場(chǎng)總線、FF HSE現(xiàn)場(chǎng)總線、SwiftNet現(xiàn)場(chǎng)總線、 World FIP現(xiàn)場(chǎng)總線、 Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線、FF H1現(xiàn)場(chǎng)總線、PROFInet現(xiàn)場(chǎng)總線。國(guó)內(nèi)工業(yè)總線EPA，Glink,Symotion與NCUCBUS現(xiàn)場(chǎng)總線總線現(xiàn)狀由于各個(gè)國(guó)家各個(gè)公司的利益之爭(zhēng)，雖然早在1984年國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)/國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（IEC/ISA）就著手開(kāi)始制定現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)，至今統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)仍未完成。很多公司也推出其各自的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，但彼此的開(kāi)放性和互操作性還難以統(tǒng)一?，F(xiàn)場(chǎng)總線總線并存世界上存在著大約四十余種現(xiàn)場(chǎng)總線，如法國(guó)的FIP，英國(guó)的ERA，德國(guó)西門子公司Siemens的ProfiBus，挪威的FINT，Echelon公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemount公司的HART，CarloGavazzi公司的Dupline，丹麥ProcessData公司的Pnet，PeterHans公司的FMux，以及ASI（ActraturSensorInterface），MODBus，SDS，Aret，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美國(guó)的DeviceNet與ControlNet等等。這些現(xiàn)場(chǎng)總線大都用于過(guò)程自動(dòng)化、醫(yī)藥領(lǐng)域、加工制造、交通運(yùn)輸、國(guó)防、航天、農(nóng)業(yè)和樓宇等領(lǐng)域，大概不到十種的總線占有80%左右的市場(chǎng)。工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)可歸為三類：485網(wǎng)絡(luò)、HART網(wǎng)絡(luò)、FieldBus現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。485網(wǎng)絡(luò)：RS485/MODBUS是現(xiàn)在流行的一種工業(yè)組網(wǎng)方式，其特點(diǎn)是實(shí)施簡(jiǎn)單方便，而且支持RS485的儀表又特別多。儀表商也紛紛轉(zhuǎn)而支持RS485/MODBUS，原因很簡(jiǎn)單， RS485的轉(zhuǎn)換接口不僅便宜而且種類繁多。至少在低端市場(chǎng)上，RS485/MODBUS仍將是最主要的工業(yè)組網(wǎng)方式。HART網(wǎng)絡(luò)：HART是由艾默生提出的一個(gè)過(guò)渡性總線標(biāo)準(zhǔn)，主要特征是在420毫安電流信號(hào)上面疊加數(shù)字信號(hào)，但該協(xié)議并未真正開(kāi)放，要加入他的基金會(huì)才能拿到協(xié)議，而加入基金會(huì)要一定的費(fèi)用。HART技術(shù)主要被國(guó)外幾家大公司壟斷，近些年國(guó)內(nèi)也有公司在做，但還沒(méi)有達(dá)到國(guó)外公司的水平。有很多智能儀表帶有[HART圓卡]，支持HART通訊功能。但從國(guó)內(nèi)情況來(lái)看，還沒(méi)有真正用到這部分功能來(lái)進(jìn)行設(shè)備聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，最多只是利用手操器對(duì)其進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，由于HART通信速率低、組網(wǎng)困難等原因，HART儀表的應(yīng)用將呈下滑趨勢(shì)。FieldBus現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)：現(xiàn)場(chǎng)總線是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)之一，被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。它的出現(xiàn)標(biāo)志著自動(dòng)化控制技術(shù)又一個(gè)新時(shí)代的開(kāi)始?，F(xiàn)場(chǎng)總線是連接控制現(xiàn)場(chǎng)的儀表與控制室內(nèi)的控制裝置的數(shù)字化、串行、多站通信的網(wǎng)絡(luò)。其關(guān)鍵標(biāo)志是能支持雙向、多節(jié)點(diǎn)、總線式的全數(shù)字化通信?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)成為國(guó)際上自動(dòng)化和儀器儀表發(fā)展的熱點(diǎn)，它的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了革命性的變化，使自控系統(tǒng)朝著“智能化、數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、分散化”的方向進(jìn)一步邁進(jìn)，形成新型的網(wǎng)絡(luò)通信的全分布式控制系統(tǒng)——現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS(Fieldbus Control System)。然而，現(xiàn)場(chǎng)總線還沒(méi)有形成真正統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，ProfiBus、CANbus、CCLink等多種標(biāo)準(zhǔn)并行存在，并且都有自己的生存空間。何時(shí)統(tǒng)一，遙遙無(wú)期。支持現(xiàn)場(chǎng)總線的儀表種類還比較少，可供選擇的余地小，價(jià)格又偏高，用量也較小?，F(xiàn)場(chǎng)總線注意事項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)總線逐漸在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)推廣，不少設(shè)備不但具有傳統(tǒng)儀表的功能，而且還具備現(xiàn)場(chǎng)總線的功能、在DCS中，現(xiàn)場(chǎng)總線被廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)總線在使用中需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：1）通信距離?，F(xiàn)場(chǎng)總線的通信距離一般有一定的要求，例如，PROFIBUS/DP在12Mbps速率時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)電纜，可以達(dá)到200m，可以達(dá)到1 000m。通信距離有兩層含義，第一個(gè)，是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間不通過(guò)中繼器能夠?qū)崿F(xiàn)的距離，一般來(lái)說(shuō)，距離和通信速率成反比；另一個(gè)，是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)最遠(yuǎn)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離。往往在廠家的介紹材料中對(duì)于此類的描述不夠清楚，在實(shí)際使用中，必須考慮整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的范圍，電磁波信號(hào)在電纜中傳遞是需要時(shí)間的，特別在—些高速的現(xiàn)場(chǎng)總線中，如果增大距離，就必須對(duì)一些通信參數(shù)進(jìn)行修改；2）線纜選擇?，F(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境決定現(xiàn)場(chǎng)總線的通信速度和通信介質(zhì)。一般而言，現(xiàn)場(chǎng)總線采用電信號(hào)傳遞數(shù)據(jù)，在傳輸?shù)倪^(guò)程中不可避免地收到周圍電磁環(huán)境的影響。大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線采用屏蔽雙絞線。必須注意的是，不同種類現(xiàn)場(chǎng)總線要求的屏蔽雙絞線可能是不同的。現(xiàn)場(chǎng)總線的開(kāi)發(fā)者一般規(guī)定一種特制的線纜，在正確使用這種線纜的條件下才能實(shí)現(xiàn)規(guī)定的速率和傳輸距離。在電磁條件極度惡劣的條件下，光纜是合理的選擇，否則局部的干擾，可能影響整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的工作；3）隔離。一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)總線的電信號(hào)與設(shè)備內(nèi)部是電氣隔離的?，F(xiàn)場(chǎng)總線電纜分布在車間的各個(gè)角落，一旦發(fā)生高電壓串入，會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)段所有設(shè)備的總線收發(fā)器損壞。如果不加以隔離，高電壓信號(hào)會(huì)繼續(xù)將設(shè)備內(nèi)部其他電路損壞，導(dǎo)致嚴(yán)重的后果