【正文】 ? 自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了兩次飛躍： ? 第一次是在 20世紀(jì) 50－ 60年代 ? 從傳統(tǒng)的電氣傳動(dòng)控制－－電子自動(dòng)化儀表監(jiān)控系統(tǒng)， ? 以微電子技術(shù)進(jìn)步為基礎(chǔ) ? 第二次則是在 20世紀(jì) 70－ 80年代， ? DCS的出現(xiàn)， ? 用各種 I/O功能模板代替了儀表， ? 利用計(jì)算機(jī)集中實(shí)現(xiàn)了回路調(diào)節(jié)，工礦連鎖、參數(shù)顯示報(bào)警，歷史數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，工藝流程動(dòng)態(tài)顯示等多種功能， ? 在大型控制系統(tǒng)中往往還帶有操作指導(dǎo)和專家系統(tǒng)等軟件。 第 8章 總線技術(shù)與嵌入式系統(tǒng) 4－ 20MA信號(hào)是 DCS系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相互連接的最本質(zhì)點(diǎn)。是控制系統(tǒng)和儀表裝置發(fā)展的一大進(jìn)步。 進(jìn)入 20世紀(jì) 90年代后，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)今控制技術(shù)發(fā)展的主要方向。 傳統(tǒng)的模擬信號(hào)只能提供原始的測(cè)量和控制信息， 智能變送器在 4－ 20mA信號(hào)之上附加信息的能力又受其低通信速率的制約， 所以對(duì)整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)的機(jī)制進(jìn)行數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，應(yīng)是其發(fā)展的必然趨勢(shì) 。 Fieldbus的先驅(qū)可謂是 Honeywell公司在 1983年推出的 4－ 20mA輸出的差分信號(hào)驅(qū)動(dòng)器，它在 4－20mA信號(hào)上疊加了數(shù)字信號(hào)，從而使現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室控制裝置間的連接由模擬信號(hào)過(guò)渡到了數(shù)字信號(hào)。 在此基礎(chǔ)上，美國(guó) Rosemount公司配合使用了他自己的的 HART數(shù)字協(xié)議。 1987年美國(guó) Foxboro公司發(fā)表了 I/A智能式自動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)使用了全數(shù)字通信。 Fieldbus選用了簡(jiǎn)化型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與 OSI未完全保持一致，只選用了三層： 物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層 。 現(xiàn)場(chǎng)總線在智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、自動(dòng)化系統(tǒng)之間提供了一個(gè) 全數(shù)字化的、雙向的、多節(jié)點(diǎn)的通信鏈接 。 Fieldbus的出現(xiàn)促進(jìn)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，并且使現(xiàn)場(chǎng)控制功能更加強(qiáng)大。 這一改進(jìn)帶來(lái)了過(guò)程控制系統(tǒng)的開(kāi)放性，使 系統(tǒng)成為具有測(cè)量、控制、執(zhí)行和過(guò)程診斷的綜合能力的控制網(wǎng)絡(luò)。 Fieldbus是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、通信和控制技術(shù)的集成，使自動(dòng)化技術(shù)正在進(jìn)入 第三次飛躍。 可以預(yù)言，隨著 Fieldbus技術(shù)的興起和逐漸成熟，將使 21世紀(jì)的自動(dòng)化領(lǐng)域成為 Fieldbus的世界。 ?現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) (Field bus Control System，F(xiàn)CS)使得現(xiàn)場(chǎng)儀表 、 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 、 控制室設(shè)備之間構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)互連系統(tǒng) ， 實(shí)現(xiàn) 全數(shù)字化 、 雙向 、 多參數(shù)的數(shù)字通信 ， 為控制系統(tǒng)的全分布和全數(shù)字化運(yùn)行奠定了基礎(chǔ) 。 ?是一項(xiàng)以智能傳感器、控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)。 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)總線的概述 ? 現(xiàn)場(chǎng)總線 (Field bus)是上世紀(jì) 80年代末國(guó)際上發(fā)展形成的，用于過(guò)程自動(dòng)化、制造自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域的一種 標(biāo)準(zhǔn)的、開(kāi)放的、雙向的多站現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備互連通訊網(wǎng)絡(luò) 。 ? 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將專用微處理器置入傳統(tǒng)的測(cè)量控制儀表，使它們各自都具有數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信的能力。 ? 它把單個(gè)分散的測(cè)量控制設(shè)備變成 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) ，以現(xiàn)場(chǎng)總線為紐帶，把它們連接成可以相互溝通信息、共同完成控制任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。 ? 現(xiàn)場(chǎng)總線使自控系統(tǒng)與設(shè)備具有通信能力，把它們連結(jié)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，加入到信息網(wǎng)絡(luò)的行列。 基本內(nèi)容包括 ? 以串行通訊方式取代傳統(tǒng)的 4－ 20mA模擬信號(hào)， ? 一條現(xiàn)場(chǎng)總線可為眾多的可尋址現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)連接， ? 支持底層現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備與高層系統(tǒng)利用公用傳輸介質(zhì)交換信息；其核心是它的通訊協(xié)議， ? 協(xié)議必須根據(jù) ISO的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放系統(tǒng)的 OSI參考模型來(lái)制定， ? 它是一種開(kāi)放的七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。 ? 多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線只使用其中的一、二和七層協(xié)議（即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，這三層也是最重要和必須考慮的）。 即 Fieldbus采用了三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，流量控制和差錯(cuò)控制在數(shù)據(jù)鏈路層執(zhí)行，報(bào)文的可靠傳輸在數(shù)據(jù)鏈路層或應(yīng)用層執(zhí)行。 ? 由于現(xiàn)場(chǎng)總線適導(dǎo)致了目前生產(chǎn)的自動(dòng)化儀表、集散控制系統(tǒng) (DCS)、可編程控制器 (PLC)在產(chǎn)品的體系結(jié)構(gòu)、功能結(jié)構(gòu)方面有較大變革 : ? 傳統(tǒng)的模擬儀表將被具有網(wǎng)絡(luò)數(shù)字通信功能的智能化數(shù)字儀表所取代， ?出現(xiàn)了一批集檢測(cè)、運(yùn)算、控制功能于一體的變送控制器； ?出現(xiàn)了可集檢測(cè)溫度、壓力、流量于一身的多變量變送器； ?出現(xiàn)了帶控制模塊和具有故障信息的執(zhí)行器，并由此大大改變了現(xiàn)有的設(shè)備維護(hù)管理方法。 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的產(chǎn)生 ? 在工程實(shí)踐中廣泛使用模擬儀表系統(tǒng)中的傳感器、變送器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一個(gè)變送器或執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要一對(duì)傳輸線來(lái)單向傳送一個(gè)模擬信號(hào) 。 ? 要實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)的信息集成，要實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化，就必須設(shè)計(jì)出一種能在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境運(yùn)行、性能可靠、造價(jià)低廉的通信系統(tǒng)，形成工場(chǎng)底層網(wǎng)絡(luò)，完成現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備之間的多點(diǎn)數(shù)字通信，實(shí)現(xiàn)底層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)與外界的信息交換。 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的組成 ? 1. 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較 2. 現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)成了全分布控制系