引 　言
       工業(ye) 生產(chan) 的過程測控技術由分離設備向共享設備發展;自動化技術由模擬儀(yi) 表向智能化儀(yi) 表發展;計算機網絡技術向現場延伸。同時經曆了五個(ge) 發展階段:人工控製階段、模擬儀(yi) 表控製係統階段、計算機集中式數字控製係統階段、集散式控製係統階段和現場總線控製係統階段。集散式控製係統(distributed control system ,DCS)是目前普遍使用的一種控製結構 ,它按照多級計算機分布控製係統的設計思想 ,采用功能分層方法 ,信息一方麵自下而上逐漸集中 ,同時它又自上而下逐漸分散 ,構成了係統的基本結構 ,分散控製為(wei) 其最主要的特征;係統中信息的傳(chuan) 遞主要依賴於(yu) 4～20 mA 的模擬信號 ,采用點對點的通信方式。常見的集散式控製係統有美國和日本等某些公司的產(chan) 品。隨著計算機集成製造係統的發展和控製係統的日益複雜化 ,集散式控製係統逐漸不能滿足發展的需求。現場總線技術為(wei) 解決(jue) 問題提供了途徑。
   
       1.現場總線技術及其發展
       現場總線技術將專(zhuan) 用的微處理器植入傳(chuan) 統的測控儀(yi) 表 ,使其具備了數字計算和通信的能力 ,采用連接簡單的雙絞線、同軸電纜、光纖等作為(wei) 總線 ,按照公開、規範的通信協議 ,在位於(yu) 現場的多個(ge) 微機化測控儀(yi) 表之間、遠程監控計算機之間實現數據共享 ,形成適應現場需要的控製係統。它的出現改變了以往使用電壓、電流模擬信號進行測控信號變化慢、信號傳(chuan) 輸抗幹擾能力差的特點 ,提高了信號的測控和傳(chuan) 輸準確度 ,同時豐(feng) 富了控製信息的內(nei) 容 ,也改變了集中式控製可能造成的全線癱瘓的局麵。因此 ,現場總線替代4～20 mA 模擬總線是控製係統發展的必然趨勢 ,形成了新型的網絡集成式全分布控製係統即現場總線控製係統(fieldbus cont rol system FCS) 。
       現場總線技術是計算機技術、通信技術和控製技術發展的產(chan) 物;是連接智能現場設備和自動化係統的數字式、雙向傳(chuan) 輸、多分支結構的通信網絡 ,它的關(guan) 鍵標誌是支持全數字通信。它是應用在生產(chan) 現場 ,在微機化測控設備之間實現雙向串行多節點數字通信的網絡係統 ,同時還具有與(yu) Internet 和Int ranet 直接連接的能力。因此現場總線可以被看作是信息係統的直接終端。
       現場總線控製係統具有以下的特點: ①開放式、互操作性、互換性、可集成性。不同廠家產(chan) 品隻要使用同一種總線標準 ,就具有互操作性、互換性 ,因此設備具有很好的可集成性。開放性的控製係統 ,允許其他廠商將自己專(zhuan) 長的控製技術 ,如控製算法、工藝方法、配方等集成到通用控製係統中 ,因此市場上將具有很多麵向行業(ye) 特點的控製係統; ②係統內(nei) 部從(cong) 傳(chuan) 感器、變送器到執行器 ,傳(chuan) 遞的都是數字信號 ,可以很容易的處理更複雜、更精確的信號 ,通過采用數字通信的各種錯誤檢測與(yu) 糾錯算法使係統內(nei) 部通信的可靠性得到提高; ③控製功能分散到現場設備中 ,控製室內(nei) 儀(yi) 表裝置和監控計算機主要完成數據處理、監督控製、優(you) 化控製、協調控製和管理自動化等功能; ④係統可靠性高、可維護性好。現場總線控製係統采用總線連接方式代替一對一的 I/ O 連線,對於(yu) 大規模係統來說 ,減少了由接點造成的不可靠因素。同時,係統具有現場級設備的在線故障診斷、報警和記錄功能 ,也增加了係統的可靠性和可維護性; ⑤降低了係統及工程成本。對於(yu) 大範圍大規模的 I/ O分布式係統來說,省去了大量的電纜、I/ O 模塊及電纜敷設費用,降低了係統及工程成本。
       當今典型的現場總線產(chan) 品有: FF 現場總線、LonWorks現場總線、Profibus 現場總線、WorldFIP現場總線、 CAN 現場總線、 HART 協議。

       LonWorks現場總線采用了麵向對象的設計方法 ,通過使用網絡變量把網絡通信簡化為(wei) 參數設置,外部設備使用LonWorks現場總線通信隻需對Lon2Works的神經元芯片的 I/ O 口進行編程;WorldFIP現場總線的特點是具有單一的總線 ,可用於(yu) 過程控製及離散控製 ,而且沒有任何網橋或網關(guan) ,低速與(yu) 高速部分的銜接用軟件的辦法來解決(jue) ,已有較完整的係列產(chan) 品 ,不像 FF現場總線目前隻有低速部分 H1的產(chan) 品;CAN 現場總線的信號傳(chuan) 輸采用短幀結構,每一幀的有效字節數為(wei) 8 個(ge) ,因而傳(chuan) 輸時間短 ,受幹擾的概率低。當節點發生嚴(yan) 重錯誤時 ,具有自動關(guan) 閉的功能 ,以切斷該節點的信息; HART 協議的特點是在現有模擬信號傳(chuan) 輸線上實現數字信號通信,屬於(yu) 模擬係統向數字係統轉變過程中的過渡性產(chan) 品 ,因而在當前的過渡時期具有較強的市場競爭(zheng) 能力 ,得到了較快發展。
       2000 年 IEC 公布了 IEC 61158 現場總線標準,該國際標準容納了8 種互不兼容的協議,每種協議及其係列產(chan) 品背後都有一定的跨國公司支持,多種現場總線標準並存成為(wei) 事實 ,過多的標準給用戶選用帶來了很大的困惑和不便。近年來由於(yu) 以太網技術的飛速發展 ,以太網正逐漸應用於(yu) 工業(ye) 自動化領域。