什么是工业总线
CAN 总线较为多用.特别是汽车工业. ArcNet协议是Datapoint公司注册的一种总线标准。它是以现代控制系统(Contemporary Control System)为骨架演变而来的,主要用于生产过程、工厂自动化和楼宇自动化中的实时控制。ArcNet通信工作的关键是令牌传递协议,即只有持有令牌的站点才可向网络上发送报文 ,并且令牌对每个站点是平等的。采用令牌方式可以有效地消除网络忙时发生的碰撞。该协议还允许在不妨碍控制软件运行的前提下自动对网络重新组态,增加或删除网络中的站点。 ArcNet支持总线型、星型和分布星型网络拓扑结构。 执行器传感器接口(Actuator Sensor Interface,ASI)是Siemens E&A公司制定的一种应用于低层设备的总线标准。ASI用于需要数字传感器或执行器的工业现场,如食品加工流水线和原材料处理流水线等。由于该总线具有数据传输率较高和安装成本较低的特点,因此可取代将不同设备连接到汇流排的导线。ASI的另一个特点是可以通过传输数据的两根导线为现场设备供电,即实现总线供电。该协议由一个传感器和执行器制造商协会来发展和完善。A S I适合IP67环境标准,可用于现有的工业设备,支持线型、树型和星型网络拓扑结构。 DeviceNet是设备级总线系统的又一个例子。开放的DeviceNet用户协会为生产厂家提供分布控制解决方案,其中包括汽车生产、食品和饮料加工、材料处理、机械制造、造纸和采矿等。通过广泛选择成员,DeviceNet在控制成本、特殊产品应用方面为用户提供灵活、广泛的支持。 为输入/输出设备提供高速数据吞吐是Interbus-S总线的特长。它在欧洲广泛使用, 并在北美成立了一个由用户和设备供应商组成的Interbus-S协会。Interbus-S协议被认为是一种有较强数据处理能力的总线,其中包括对设备故障的诊断能力和允许用户发送复杂参数、数据的能力。Interbus-S主要用于分布式制造业,如汽车生产、出版印刷和材料加工业等。 Genius分布式输入/输出系统由GE公司于1985年推出,目的是用于石化工业。它的特性之一是可完成实时决策控制。通过简单控制连线,Genius可以构成分布式输入/输出系统。同时 ,它还为系统提供自诊断能力,并减少系统建立、调试和维修的时间。 Seriplex总线是在Seriplex技术组织指导下实施的一种总线标准。该系统对同一网络中的模拟和数字设备都可提供决策控制。该总线协议对用户是透明的,并且对网络拓扑结构没有严格限制。另外,Seriplex总线还提供一种非微处理器的嵌入式芯片,通过该芯片可将I/O设备智能化,并保持较小的体积和较低的成本。而紧凑的体积可以从使用的角度去布局,即允许用单个Seriplex总线电缆替代任何点对点的电缆排线,并减少系统的建立时间和安装成本。 SERCOS(SERial COmmunication System)接口是唯一已被实际现场应用证明的、采用光纤传输数据的总线标准。它为用户提供一种数字的、同步的、32位分辨率、对噪声有免疫力的光纤传输媒体。它提供扩充诊断能力,对分布式、数字多轴运动控制提供较好的应用。该标准已通过IEC认证(IEC-1491)。SERCOS由30多个设备供应商支持,SERCOS N.A组织为工程设计和产品开发提供信息。 SDS(Smart Distributed System)是一种由Honeywell公司开发的、基于CAN(Controll e r Are a Network)通信协议的、用于工厂自动化的控制系统。通过它,传感器、执行器、现场控制器及其它工业设备连接为一个整体。该协议结构适用于高速、实时的分布式控制。 基于和SDS同样的目的,AB公司开发了ControlNet协议,用于高速生产流水线的监测和通用的工业信号处理。由于它的数据处理能力较强且非常灵活,所以支持"灵巧型"工业设备, 如对变速驱动系统、人机界面接口和分布控制系统提供过程连接性。ControlNet协议还保证在网络中添加或删除设备时,数据的传递时间不变。 LonWorks是Echelon公司开发的数字通信协议。该协议支持多种低成本的通信媒体,如双绞线、电力线、红外线、无线电射频、光纤和同轴电缆等。LonWorks主要用于工厂自动化、楼宇自动化和住宅自动化。由于它是一种基于嵌入式神经元芯片的总线技术,因此可以很容易地组成对等/主从式、决策设备/传感器总线以及高水准的现场总线系统。当用LonWorks组成一个客户/服务器网络管理体系结构时,它有极大的潜力。由于LonWorks采用高性能、低成本的专用神经元芯片,因此低成本和高性能是该总线系统的最大优势。 HART(Highway Addressable Remote Transducer)协议是由位于美国Austin的通信基金会制定的总线标准。它可使用工业现场广泛存在的4～20mA模拟信号导线传送数字信号。该协议使用Bell202 FSK(Frequency Shift Keying)标准传递信号,即逻辑1由频率1200Hz的信号代表,逻辑0用频率2200Hz的信号代表。HART协议可用来改造通过4～20mA电流传送信号的测量仪表和控制设备,可用在任何工业控制场合。因为它是叠加在现有系统上的,因此可对改进智能仪表间的通信提供无风险的解决方案。 在欧洲广泛流行的另一个高层次总线标准是由Siemens公司开发的Profibus通信协议。并且 ,该协议标准在Profibus贸易协会的保护下打入美国市场。Profibus主要用于制造业的分布式控制,其数据传输率和网络规模因使用场合不同而变化。Profibus最大的特点是它的灵活性,用户可以在网络中添加或删除任何站点(主站或从站),而不必中断系统的运行。在产品方面,Profibus拥有世界上150个设备厂商提供的约480种产品。 现场总线是由现场总线基金会提供的一种全新概念的通信标准,主要用于工业过程控制和制造业自动化环境。现场总线基金会总部设在美国德州的Austin。开发和使用现场总线标准的目的和意义在于实现工业设备的互操作性和互替换性,即用户在建立自己的控制系统时不必局限于某一厂家的工业设备产品,只要根据系统在功能上的需要从众多的设备供应商中选择性价比最高的产品即可。现场总线协议遵循国际标准化组织的OSI标准模型,并在标准制定过程中使用了大量新的技术和概念,如基于面向对象设计技术的功能块和动态调度器概念等。
工业通信之基金会现场总线_通信产业基金
工业控制通信协议有哪些？
工业控制通信协议有CANBUS、MODBUS、profibus等。
简介：
1、作为ISO11898CAN标准的CANBus（ControLLer Area Net-work Bus），是制造厂中连接现场设备（传感器、执行器、控制器等）、面向广播的串行总线系统，最初由美国通用汽车公司（GM）开发用于汽车工业，后日渐增多地出现在制造自动化行业中。
2、Modbus是由Modicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。
ModBus网络是一个工业通信系统，由带智能终端的可编程序控制器和计算机通过公用线路或局部专用线路连接而成。其系统结构既包括硬件、亦包括软件。它可应用于各种数据采集和过程监控。
3、PROFIBUS，是一种国际化．开放式．不依赖于设备生产商的现场总线标准。PROFIBUS传送速度可在 9.6kbaud~12Mbaud范围内选择且当总线系统启动时，所有连接到总线上的装置应该被设成相同的速度。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他领域自动化。PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。
什么是现场总线
现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。
简单说，现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输，是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。
根据国际电工委员会IEC标准和现场总线基金会FF（Fieidbus Foundation）的定义:现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通讯网络。也就是说基于现场总线的系统是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络的节点，用总线相连实现信息的相互交换，使得不同网络，不同现场设备之间可以信息共享，现场设备的各种运行参数状态信息以及故障信息等通过总线传送到远离现场的控制中心而控制中心又可以将各种控制维护组态命令又送往相关的设备从而建立起了具有自动控制功能的网络。
现场总线的节点是现场设备或现场仪器但不是传统的单功能的现场仪器，而是具有综合功能的智能仪表，例如，温度变送器不仅具有温度信号变换和补偿功能，而且具有PID控制和运算功能，调节阀的基本功能时信号驱动和执行，另外还有输出特性补偿，自效验和自诊断功能。现场设备具有互换性和互操作性，采用总线供电具有本质安全性。
现场总线使自控设备与系统步入了信息网络的行列,为其应用开拓了更为广阔的领域; 一对双绞线上可挂接多个控制设备, 便于节省安装费用; 节省维护开销; 提高了系统的可靠性; 为用户提供了更为灵活的系统集成主动权。
现场总线控制系统的基金会现场总线
按照基金会总线组织的定义，FF总线是一种全数字、串行、双向传输的通信系统，是一种能连接现场各种现场仪表的信号传输系统，其最根本的特点是专门针对工业过程自动化而开发的，在满足要求苛刻的使用环境、本质安全、总线供电等方面都有完善的措施。为此，有人称FF总线为专门为过程控制设计的现场总线。
请介绍下目前流行的几种现场总线(PROFIBUS除外)技术特点，应用领域（中国市场），和主要技术背景(支持公司)
一、 Lonworks：它由美国Echelon公司推出，它采用ISO/OSI模型的全部7层通讯协议，采用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质，并开发了本质安全防爆产品，被誉为通用控制网络。采用Lonworks技术和神经元芯片的产品，被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。
二、基金会现场总线（Foundation Fieldbus）：基金会现场总线（Foundation Fieldbus，简称FF）于1994年由美国Fisher-Rosemount和Honeywell为首成立。它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。基金会现场总线分H1和H2两种通信速率。H1的传输速率为31.25kbps，可支持总线供电和本质安全防爆环境，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符合IEC1158-2标准，传输信号采用曼册斯特编码。
三、 CAN ：CAN是控制局域网络的简称，由德国BOSCH公司推出，它广泛用于离散控制领域。CAN的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，具有较强的抗干扰能力。
四、 HART：HART最早由Rosemount公司开发。其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变的过渡产品。由于它采用模拟数字信号混和，难以开发通用的通信接口芯片。HART能利用总线供电，可满足本质安全防爆的要求，并可用于由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。
什么是现场总线
现场总线技术的发展
孙铭超
（水利部河北水利水电勘测设计研究院， 天津 300250）
摘 要：现场总线是迅速发展的一门新技术。它顺应信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革，为形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统奠定了基础。
关键词：现场总线；网络；控制系统
1 现场总线的概念
现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。
现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自具有了数字计算和数字通讯能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。
现场总线是20世纪80年代中期在国际上发展起来的。随着微处理器与计算机功能的不断增强和价格的降低，计算机与计算机网络系统得到迅速发展。现场总线可实现整个企业的信息集成，实施综合自动化，形成工厂底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。
2 现场总线的发展趋势
1983年，Honeywell推出了智能化仪表，它在原模拟仪表的基础上增加了计算功能的微处理器芯片，在输出的4～20mA直流信号上迭加了数字信号，使现场与控制室之间的连接模拟信号变为数字信号。之后，世界上各大公司推出了各种智能仪表。智能仪表的出现为现场总线的诞生奠定了基础。
智能仪表的出现为现场信号的数字化提供了条件，但不同厂商提供的设备通信标准不统一，束缚了底层网络的发展。现场总线要求不同的厂商遵从相同的制造标准，组成开放的互连网络是现场总线的发展趋势。
3 现场总线的特点与优点
现场总线系统打破了传统控制系统采用的按控制回路要求，设备一对一的分别进行连线的结构形式。把原先DCS系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块放入现场设备，加上现场设备具有通信能力，因而控制系统功能能够不依赖控制室中的计算机或控制仪表，直接在现场完成，实现了彻底的分散控制。
现场总线控制系统既是一个开放通信网络，又是一种全分布控制系统。它把作为网络节点的智能设备连接成自动化网络系统，实现基础控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化的综合自动化功能。是一项以智能传感器、控制、计算机、数字通信、网络为主要内容的综合技术。
现场总线系统在技术上具有以下特点：
3．1 系统具有开放性和互用性
通信协议遵从相同的标准，设备之间可以实现信息交换，用户可按自己的需要，把不同供应商的产品组成开放互连的系统。系统间、设备间可以进行信息交换，不同生产厂家的性能类似的设备可以互换。
3．2 系统功能自治性
系统将传感测量、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，现场设备可以完成自动控制的基本功能，并可以随时诊断设备的运行状况。
3．3 系统具有分散性
现场总线构成的是一种全分散的控制系统结构，简化了系统结构，提高了可靠性。
3．4 系统具有对环境的适应性
现场总线支持双绞线、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，能采用两线制实现供电和通信，并可以满足安全防爆的要求。
由于现场总线结构简化，不再需要DCS系统的信号调理、转换隔离等功能单元及其复杂的接线，节省了硬件数量和投资。简单的连线设计，节省了安装费用。设备具有自诊断与简单故障处理能力，减少了维护工作量。设备的互换性、智能化、数字化提高了系统的准确性和可靠性。还具有设计简单，易于重构等优点。
4 几种有影响的现场总线技术
4．1 基金会现场总线
基金会现场总线（FF）于1994年由美国Fisher－Rosemount和Honeywell为首成立。它以ISO／OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。基金会现场总线分H1和H2两种通信速率。H1的传输速率为31．25kbps，可支持总线供电和本质安全防爆环境。支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IEC1158－2标准。传输信号采用曼册斯特编码。
4．2 LonWorks
它由美国Echelon公司推出，它采用ISO／OSI模型的全部7层通讯协议，采用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质，并开发了本质安全防爆产品，被誉为通用控制网络。采用LonWorks技术和神经元芯片的产品，被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。
4．3 PROFIBUS
PROFIBUS是德国标准（DIN19245）和欧洲标准（EN50170）的现场总线标准。由PROFIBUS－DP、PROFIBUS－FMS、PROFIBUS－PA组成。DP用于分散外设间高速数据传输，适用于加工自动化领域。FMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。PA用于过程自动化的总线类型，服从IEC1158－2标准。
4．4 CAN
CAN是控制局域网络的简称，由德国BOSCH公司推出，它广泛用于离散控制领域。CAN的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，具有较强的抗干扰能力。
4．5 HART
HART最早由Rosemount公司开发。其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变的过渡产品。由于它采用模拟数字信号混和，难以开发通用的通信接口芯片。HART能利用总线供电，可满足本质安全防爆的要求，并可用于由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。
5 结语
现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现，标志着工业控制技术领域又一个新时代的开始，并将对该领域的发展产生重要影响。
现场总线（ Fieldbus）是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络，它是当前工业自动化的热点之一。现场总线以开放的、独立的、全数字化的双向多变量通信代替O-10mA或4-20mA现场电动仪表信号。现场总线I/O集检测、数据处理、通信为一体，可以代替变送器、调节器、记录仪等模拟仪表，它不需要框架、机柜，可以直接安装在现场导轨槽上。现场总线I/O的接线极为简单，只需一根电缆，从主机开始，沿数据链从一个现场总线I/O连接到下一个现场总线I/O。使用现场总线后，自控系统的配线、安装、调试和维护等方面的费用可以节约三分之二左右，现场总线I/O与PLC可以组成廉价的DCS系统。
现场总线控制系统将DCS的控制站功能分散给现场控制设备，仅靠现场总线设备就可以实现自动控制的基本功能。【摘要】
什么是现场总线【提问】
现场总线使自控设备与系统步入了信息网络的行列,为其应用开拓了更为广阔的领域; 一对双绞线上可挂接多个控制设备, 便于节省安装费用; 节省维护开销; 提高了系统的可靠性; 为用户提供了更为灵活的系统集成主动权。
现场总线与其他的总线有什么区别？
H1现场总线是由FF现场总线基金会负责制定的。FF基金会成员由世界着名的仪表制造商和用户组成，其成员生产的变送器、DCS、执行器、流量仪表占世界市场的90%，它们对过程控制现场工业网络的功能需求了解透彻，在过程控制方面积累了丰富的经验，提出的现场总线网络架构较为全面，其通信体系结构如图所示。Type9现场总线是Type1现场总线的子集。
FF H1现场总线概述
FF H1现场总线协议由物理层、数据链路层、应用层以及考虑到现场装置的控制功能和具体应用而增加的用户层组成。H1总线支持多种传输媒体：双绞线、电缆、光缆和无线媒体。传输速率为31.25Kbps，通信距离最大为1 900米。该总线支持总线供电和本质安全。
数据链路层负责实现链路活动调度、数据的接收发送、活动状态的响应、总线上各设备间的链路时间同步等。这里，总线访问控制采用链路活动调度器(LAS)方式，LAS拥有总线上所有设备的清单，由它负责总线段上各设备对总线的操作。
现场总线应用层由现场总线访问(FAS)子层和现场总线报文规范(FMS)子层构成。FAS子层提供发布者/预订者、客户机/服务器和报告分发三种模式的报文服务。FMS子层提供对象字典(OD)服务、变量访问服务和事件服务等。现场总线用户层具有标准功能块(FB)和装置描述功能。标准规定32种功能块，现场装置使用这些功能块完成控制策略。由于装置描述功能包括描述装置通信所需的所有信息，并且与主站无关，所以可使现场装置实现真正的互操作。
现场总线技术的总线分类
国际上有40多种现场总线，但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面，按其传输数据的大小可分为3类：传感器总线（sensor bus），属于位传输；设备总线（device bus），属于字节传输；现场总线，属于数据流传输。 基金会现场总线，即Foudation Fieldbus，简称FF，这是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术。其前身是以美国Fisher-Rousemount公司为首，联合Foxboro、横河、ABB、西门子Siemens等80家公司制订的ISP协议和以Honeywell公司为首，联合欧洲等地的150家公司制订的WordFIP协议。屈于用户的压力，这两大集团于1994年9月合并，成立了现场总线基金会，致力于开发出国际上统一的现场总线协议。它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。
