【正文】 樣一個(gè)多種工業(yè)總線技術(shù)并存，以太網(wǎng)技術(shù)不斷滲透的現(xiàn)狀還會(huì)維持一段時(shí)間。由于現(xiàn)場(chǎng)總線種類繁多，標(biāo)準(zhǔn)不一，很多人都希望以太網(wǎng)技術(shù)能介入設(shè)備低層，廣泛取代現(xiàn)有現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，施耐德公司就是該想法的積極倡導(dǎo)者和實(shí)踐者，已有一批工業(yè)級(jí)產(chǎn)品問世和實(shí)際應(yīng)用。這里先介紹一下以太網(wǎng)，本文特指工業(yè)以太網(wǎng)，工業(yè)以太網(wǎng)是作為辦公室自動(dòng)化領(lǐng)域衍生的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，按習(xí)慣主要指IEEE ，如果進(jìn)一步采用TCP/IP協(xié)議族，則采用“以太網(wǎng)+TCP/IP”來表示，其技術(shù)特點(diǎn)主要適合信息管理、信息處理系統(tǒng)，并在IT業(yè)得到了巨大的成功。工業(yè)以太網(wǎng)總線由于自動(dòng)化技術(shù)從單機(jī)控制發(fā)展到工廠自動(dòng)化FA，發(fā)展到系統(tǒng)自動(dòng)化。在這種情況下，OPC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的種類繁多，且產(chǎn)品的不斷升級(jí)，往往給用戶和軟件開發(fā)商帶來了巨大的工作負(fù)擔(dān)。 OPC全稱是OLE for Process Control，它的出現(xiàn)為基于Windows的應(yīng)用程序和現(xiàn)場(chǎng)過程控制應(yīng)用建立了橋梁。 基于微軟的OLE(現(xiàn)在的Active X)、COM (部件對(duì)象模型)和DCOM (分布式部件對(duì)象模型)技術(shù)。OPC工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)OPC(OLE for Process Control, 用于過程控制的OLE)是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，管理這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)國際組織是OPC基金會(huì)，OPC基金會(huì)現(xiàn)有會(huì)員已超過220家。這樣可以方便用戶的選擇，而一些組態(tài)軟件則支持的種類較少，是用戶選擇的范圍也隨之減少。國內(nèi)廠商的規(guī)模相對(duì)較小，研發(fā)能力較差，更多的是依賴技術(shù)供應(yīng)商的支持，比較容易受現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)供應(yīng)商 (芯片制造商等)對(duì)國內(nèi)的支持和市場(chǎng)推廣力度的影響。由于FF基金會(huì)幾乎集中了世界上主要自動(dòng)化儀表制造商，其全球影響力日益增加，但其在中國市場(chǎng)營銷力度似乎不足，市場(chǎng)份額不是很高，LonWorks形成了全面的分工合作體系，在國內(nèi)有一些實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，在樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、智能通信產(chǎn)品等方面，LonWorks則具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。從實(shí)際應(yīng)用狀況看，大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線，都能較好地實(shí)現(xiàn)速率要求較低的過程控制?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)為兩個(gè)方面：一個(gè)是低速現(xiàn)場(chǎng)總線領(lǐng)域的不斷發(fā)展和完善；另一個(gè)是高速現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展。而現(xiàn)場(chǎng)總線的關(guān)鍵技術(shù)之一是彼此的互操作性，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的統(tǒng)一是所有用戶的愿望。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)，要求也千變?nèi)f化，使用一種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)也很難滿足所有行業(yè)的技術(shù)要求；現(xiàn)場(chǎng)總線不同于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，人們將會(huì)面對(duì)一個(gè)多種總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)共存的現(xiàn)實(shí)世界?，F(xiàn)場(chǎng)總線制造商為了擴(kuò)大自己產(chǎn)品的使用范圍，很多設(shè)備制造商往往參與不止一個(gè)甚至多個(gè)總線組織。WorldFIP以Alstom公司為主要后臺(tái)，成立了WorldFIP國際用戶組織?，F(xiàn)場(chǎng)總線背景大多數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)總線都有一個(gè)或幾個(gè)大型跨國公司為背景并成立相應(yīng)的國際組織，力圖擴(kuò)大自己的影響、得到更多的市場(chǎng)份額。因此，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是控制、計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)的交叉與集成，它的出現(xiàn)和快速發(fā)展體現(xiàn)了控制領(lǐng)域?qū)档统杀?、提高可靠性、增?qiáng)可維護(hù)性和提高數(shù)據(jù)采集的智能化的要求。例如，現(xiàn)場(chǎng)總線一般采用總線型菊花鏈連接方式，在連接每一個(gè)設(shè)備時(shí)，必須注意如何不影響在現(xiàn)有通信的條件下，實(shí)現(xiàn)設(shè)備插入和摘除，這對(duì)連接器就有一定的要求；6）終端匹配?，F(xiàn)場(chǎng)總線采用的屏蔽電纜的外層必須在一點(diǎn)良好接地，如果高頻干擾嚴(yán)重，可以采用多點(diǎn)電容接地，不允許多點(diǎn)直接接地，避免產(chǎn)生地回路電流；5）連接器?，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。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。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。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^程中不可避免地收到周圍電磁環(huán)境的影響。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。現(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。現(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。何時(shí)統(tǒng)一，遙遙無期。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)成為國際上自動(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)?，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)。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)。但從國內(nèi)情況來看，還沒有真正用到這部分功能來進(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。HART技術(shù)主要被國外幾家大公司壟斷，近些年國內(nèi)也有公司在做，但還沒有達(dá)到國外公司的水平。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。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。這些現(xiàn)場(chǎng)總線大都用于過程自動(dòng)化、醫(yī)藥領(lǐng)域、加工制造、交通運(yùn)輸、國防、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)。很多公司也推出其各自的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，但彼此的開放性和互操作性還難以統(tǒng)一。 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。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。隨著時(shí)間的推移，世界逐漸形成了兩個(gè)針鋒相對(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)。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。HART協(xié)議已是現(xiàn)場(chǎng)總線的雛形。80年代中期，美國Rosemount 公司開發(fā)了一種可尋址的遠(yuǎn)程傳感器（HART）通信協(xié)議。由此，導(dǎo)致了現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)生。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。國際上形成的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的四大陣營：主要用于離散制造控制系統(tǒng)的是：1）ModbusIDA工業(yè)以太網(wǎng)2)Ethernet/IP工業(yè)