7.1.6 现场总线技术
在传统的自动化工厂中，生产现场的传感器、调节器、变送器、执行器、变频器等数字设备和装置都是通过信号电缆与计算机、PLC相连的。当这些装置和设备相距较远、分布较广时，会造成电缆的用量和安装铺设费用增加，从而使整个项目的投资成本增高，此外还存在系统连线复杂、可靠性下降、维护工作量增大、系统扩展困难等问题。因此如何将分散在现场的各种设备，通过可靠、快速、适用于工业环境的、低廉的通信与总线连接起来，构成一种现场总线网络系统，以实现现场设备的有效监控就是人们迫切需要解决的问题。现场总线就是在这种背景下产生的。
1．现场总线的概念
国际电工委员会IEC和现场总线基金会FF对现场总线（Fieldbus）的定义是：“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线”。也就是说现场总线是一种连接智能现场设备和自动化系统的数字、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0～10 mA或4～20 mA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2/3左右，现场总线I/O与PLC可以组成廉价的DCS系统。
2．几种主要的现场总线
（1）基金会现场总线（Foundation Fieldbus）
现场总线基金会（FF）是不依附于某个公司或企业集团的非商业化的国际标准化组织，它致力于建立国际上统一的现场总线协议。基金会现场总线（FF）标准无专利许可要求，可供所有的生产厂家使用，其总线标准、产品检验等信息全部公开。
（2）PROFIBUS（过程现场总线）
PROFIBUS（Process Field Bus）是作为IEC标准的现场总线，将在下面章节中介绍。
（3）LonWorks（局域操作网络）
LonWorks（Local Operating Network）采用符合ISO/OSI模型全部7层标准的LonTalk通信协议，它被封装在称之为Neuron（神经元）的芯片中。该芯片有3个8位的CPU，第一个是介质访问控制处理器，第二个为网络处理器，第三个是应用处理器，它执行用户程序及其调用操作系统服务。Neuron芯片还固化了34种I/O控制对象，目前已有几家公司推出了LonWorks产品。
（4）CAN（控制器局域网络）
在现场总线领域中，在IEC 61158和IEC 62026标准之前，CAN（Controller Area Network）总线是唯一被批准为国际标准的现场总线。CAN总线的总线规范已被国际标准化组织（ISO）制定为国际标准ISO 11898和ISO 11519。CAN总线得到了主要的计算机芯片商的广泛支持。它们纷纷推出带有CAN接口的微处理器（MCU）芯片。带有CAN的MCU芯片总量已超过1亿片，因此在接口芯片技术方面CAN己经遥遥领先于其他所有现场总线。
一些主要的PLC厂家将现场总线作为PLC控制系统中的底层网络，例如S7-200系列PLC配备相应的通信模块后可以接入PROFIBUS网络和AS-i网络。PLC与现场总线相结合，可以组成价格便宜、功能强大的分布式控制系统。
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