现场总线技术的产生与特点

    现场总线技术是在20世纪80年代后期发展起来的一种先进的现场工业控制技术，综合了数字通信技术、计算机技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表等多种技术手段，从根本上突破了传统的“点对点”式的模拟信号或数字．模拟信号控制的局限性，构成一种全分散、全数字化、智能、双向、互连、多变量、多接点的通信与控制系统。现场总线则是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传送、多分支结构的通信网络，其基础是智能仪表。分散在各个工业现场的智能仪表通过数字现场总线连为一体，并与控制室中的控制器和监视器一起共同构成现场总线控制系统。通过遵循一定的国际标准，可以将不同厂商的现场总线产品集成在同一套FCS中，具有互换性和互操作性。FCS把传统DCS的控制功能进一步下放到现场智能仪表，由现场智能仪表完成数据采集、数据处理、控制运算和数据输出等功能。现场仪表的数据（包括采集的数据和诊断数据）通过现场总线传到控制室的控制设备上，控制室的控制设备用来监视各个现场仪表的运行状态，保存各智能仪表上传的数据，同时完成少量现场仪表无法完成的高级控制功能。另外，FCS还可通过网关和企业的上级管理网络相连，以便企业管理者掌握第一手资料，为决策提供依据。现场总线具有以下几个特点。    (1)开放性    现场总线控制系统(FCS)采用公开化的通信协议，遵守同一通信标准的不同厂商的设备之间可以实现互联及信息交换。用户可以灵活选用不同厂商的现场总线产品来组成实际的控制系统，达到最佳的系统集成。    (2)互操作性    互操作性是指不同厂商的控制设备不仅可以互相通信，而且可以统一组态，实现同一的控制策略和“即插即用”，不同厂商的性能相同的设备可以互换。    (3)灵活的网络拓扑结构    现场总线控制系统可以根据复杂的现场情况组成不同的网络拓扑结构，如树型、星型、总线型和层次化网络结构等。    (4)系统结构的高度分散性    现场设备本身属于智能化设备，具有独立自动控制的基本功能，从根本上改变了DCS的集中与分散相结合的体系结构，形成了一种全新的分布式控制系统，实现了控制功能的彻底分散，提高了控制系统的可靠性，简化了控制系统的结构。现场总线与上一级网络断开后仍可维持底层设备的独立正常运行，其智能程度大大加强。    (5)现场设备的高度智能化    传统的DCS使用相对集中的控制站，其控制站由CPU单元和输入／输出单元等组成。现场总线控制系统则将DCS的控制站功能彻底分散到现场控制设备，仅靠现场总线设备就可以实现自动控制的基本功能，如数据采集与补偿、PID运算和控制、设备自校验和自诊断等功能。系统的操作员可以在控制室中实现远程监控，设定或调整现场设备的运行参数，还能借助现场设备的自诊断功能对故障进行定位和诊断。    (6)对环境的高度适应性    现场总线是专为工业现场设计的，可以使用双绞线、同轴电缆、光缆、电力线和无线的方式来传送数据，具有很强的抗干扰能力。常用的数据传送线是廉价的双绞线，并允许现场设备利用数据通信线进行供电，还能满足本质安全防爆要求。