工控摘要：現(xiàn)場儀表與控制室儀表之間的數(shù)字通信統(tǒng)稱為現(xiàn)場總線。實際因為現(xiàn)場設(shè)備不同，數(shù)字信號傳輸數(shù)據(jù)的通信寬度不同，而分為傳感器總線、設(shè)備總線和現(xiàn)場總線幾種（統(tǒng)稱為現(xiàn)場總線）；又于過渡期有HART協(xié)議的準數(shù)字化通信；另外，就是標準和行業(yè)標準的復雜性和數(shù)字通信技術(shù)發(fā)展速度太快造成的系統(tǒng)架構(gòu)扁平化等等原因，使現(xiàn)在現(xiàn)場總線技術(shù)處于“春秋戰(zhàn)國"時期，所以有必要讓流程工業(yè)及加工業(yè)決策者，對這個問題理出一個思路來，促進現(xiàn)場總線技術(shù)的普及。
20世紀70年代大約在電動單元組合式儀表研發(fā)時期，出現(xiàn)了4～20mDC的統(tǒng)一信號（對應電壓信號為1～5VDC），相應兩線制技術(shù)也得到普及。兩線制是指一個現(xiàn)場變送器由兩根導線與控制室對應端子相連，在其上完成供電（24VDC）及電流信號傳輸。當然，四線制技術(shù)也還可以使用（四線制指現(xiàn)場變送器接兩根電源線和兩根信號線）。
在1986年美國Rosemount公司推出HART（HighwayAddressableRemoteTransducer可尋址遠程傳感器高速公路）通信協(xié)議，在原兩線制變送器上增加了數(shù)字信號傳輸功能，即在4～20mA的直流模擬信號基礎(chǔ)上疊加了一個波形為FSK（FrequencyShiftingKeying）Bell202的數(shù)字通信信號，以后得到多家儀表研制這方面的產(chǎn)品。嚴格地說，它不是現(xiàn)場總線，但由于它兼容了模擬信號及有利于改造老產(chǎn)品，所以10多年來它還能生存下來，而且有所發(fā)展，如它規(guī)定了設(shè)備描述語言，而且多種DCS、PLC均可與之相連，配套的HARTMuHiplexer多路復用器之外，還有HARTI/O，使老裝置裝置改造中現(xiàn)有布線系統(tǒng)得到利用，完成工廠資產(chǎn)設(shè)備管理等功能，提高工廠生產(chǎn)效率。
標準和行業(yè)標準
追溯上世紀80年代IFC、90年代初ISP及ISPF已經(jīng)進行了初步聯(lián)合，1994年法國加入成立現(xiàn)場總線基金會（FF）比HART通信協(xié)議公布稍后，電工委員會IEC于1988年IEC/TC65/SC65C/WG6工作組正式開始現(xiàn)場總線標準化工作，于2000年1月正式通過IEC61158測量和控制數(shù)字數(shù)據(jù)通信工業(yè)控制系統(tǒng)用現(xiàn)場總線標準，有10種類型，為了便于標準的應用，又制訂了IEC61784作為解釋和補充，IEC61784為工業(yè)控制系統(tǒng)的連續(xù)和斷續(xù)制造用現(xiàn)場總線行規(guī)設(shè)置，涉及7個協(xié)議簇，即FF、ControlNet、Profibus、P-Net、SwiftNet、WorldFIP、Interbus。
另外，IEC/TC17/SC17B分管低壓電器的分委員會制訂了IEC62026有關(guān)的現(xiàn)場總線AS-I、DeviceNet、SDS及Seriplex4種現(xiàn)場總線標準；IEC/TC22分管電力電子的分委員會將CAN總線列為標準，而且ISO（標準組織）通過為標準：CANISO11898（1Mbit/s）與CANISO11519（125Kbit/s）。以上通常稱有7+4+1=12種現(xiàn)場總線標準。也有很多人把部分應用較少或原理與其它總線相賓的總線略去而稱有8種現(xiàn)場總線。
在未成為標準的現(xiàn)場總線中，應用很廣，性能很好的有Lonworks，它為ANSI美國國家標準及智能建筑等5個行業(yè)的標準；Modbus總線應用的歷史較長，現(xiàn)在也在發(fā)展與以太網(wǎng)相結(jié)合等技術(shù)；另外就是CC-Link，它由日本三菱公司推出，應用面也很廣。
關(guān)于多標準問題
在IEC制訂現(xiàn)場總線標準的同時，各國或跨國大公司也在積極開發(fā)現(xiàn)場總線，一些國家或行業(yè)的特殊性，IEC原設(shè)想的現(xiàn)場總線基金會雖然代表了100多個國家，其開發(fā)的基金會現(xiàn)場總線并不能滿足各行業(yè)的要求，而且要滿足過程工業(yè)的要求，也還有一個的過程，所以只好將其低速標準FF的H1部分與其它各種功能相近的Profibus-PA、Profibus-DP等并列為標準。另外原因就是數(shù)字通信技術(shù)發(fā)展很快，加之FCS概念雖已形成，但與DCS、PLC等系統(tǒng)還得“和平共處"一無相當長時期；又與80年代剛制定標準時期相比，F(xiàn)F高速標準與以太網(wǎng)（互聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)相兼容是大勢所趨，所以出現(xiàn)了FF的HSE及Profinet等標準，這些都是順應潮流的選擇。應該說多標準的產(chǎn)生，這是反映了數(shù)字通信技術(shù)的現(xiàn)實，不是以人們的意志而轉(zhuǎn)移的。既然是多標準，以后還會有所增加，我國如有新的現(xiàn)場總線出現(xiàn)，也可以爭取成為標準。
如事先制訂出統(tǒng)一的開放的、可互操作的一個現(xiàn)場總線標準，制訂出來以后，多數(shù)廠家都放棄原來的現(xiàn)場總線，當然很理想，zui大受益者為zui終用戶，但是我們要面對現(xiàn)實，在承認現(xiàn)狀、積極應用現(xiàn)標準的同時，用戶和制造廠都對開放性和可互操作性的理想鍥而不舍，我想這一天終究會到來。
現(xiàn)場總線的比較
多現(xiàn)場總線是制造商、集成商和zui終用戶以來不便選用困難，但是通過比較，結(jié)合自身特點，是能選出一種或兩種現(xiàn)場總線，并發(fā)揮現(xiàn)場總線技術(shù)的優(yōu)勢，以來經(jīng)濟效益，而且可以自下而上防止出現(xiàn)信息孤島。
主要現(xiàn)場總線比較如表1所示。表中除主要性能特點以外，與選型有關(guān)的還有：主從方式、無主方式或點對點方式；傳送過程數(shù)據(jù)和住處組態(tài)住處運行狀態(tài)等報文長短；通信實時性；通信準確性和通信安全性等。高速或上層的現(xiàn)場總線在表中所列的FFHSE、Profinet、ControlNet中的Ethernet/IP均使用了工業(yè)以太網(wǎng)；其它的現(xiàn)場總線現(xiàn)在也在致力于和以太網(wǎng)（互聯(lián)網(wǎng)）相連；加之工業(yè)以太網(wǎng)也在從事“e網(wǎng)到底"的努力，即在發(fā)展直接與以太網(wǎng)相連的I/O模塊;又IEC正與IAONA（工業(yè)自動化開放網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合會）制訂包含工業(yè)以太網(wǎng)行規(guī)的“工業(yè)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)安裝導則"，所以我們要重視工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展。
結(jié)束語
▲我國在HART、FFH1、Profibus的研發(fā)方面投入了很大力量，也出現(xiàn)了一些產(chǎn)品，推廣工作正在加強。在過程控制領(lǐng)域中，應在化的背景下，盡快應用到實際工作中，產(chǎn)生經(jīng)濟效益。
▲我國在CAN、Lonworks的開發(fā)研制和應用方面zui為活躍，而且在很多行業(yè)取得了一定實效，所以應該繼續(xù)努力。
▲傳感器市場日新月異，美國約有17000多種傳感器，我國也有6000多種；世界非軍用傳感器市場1998年為325億美元，平均年增長率為9%，預計2008年將增加到506億美元，我國傳感器市場2003年銷售額為186億元，同比增長
32.9%。流程工業(yè)用差壓變送器出現(xiàn)了EJX型等多變量變送器，采用FF現(xiàn)場總線技術(shù)，能把質(zhì)量流量、介質(zhì)壓力及導管堵塞診斷、蒸汽體熱診斷和孔板磨損情況等多種信號和信息經(jīng)一根雙絞線傳送到*控制室，對設(shè)備維護、保證生產(chǎn)正常操作和裝置安全都有很大作用，從而促進了自動化系統(tǒng)管控一體化的變革。具體工程實例有廣東惠州的中海殼牌南海項目及上海賽科乙烯項目，全面采用基金會現(xiàn)場總線技術(shù)，分別由橫河和艾默生—羅斯蒙特承包。其中橫河總承包的廣東項目為80萬噸/年的乙烯、24萬噸/年的乙二醇、56萬噸/年的單體苯乙烯以及氧化丙烯（SMPO）等，預計2005年12月正式投產(chǎn)，這為上規(guī)模zui大、技術(shù)的工程之一，將對現(xiàn)場總線技術(shù)用于流程工業(yè)起到示范作用。
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