[编者按]:　现场总线技术是自动化领域计算机、通讯和网络技术的发展而发展起来的新兴技术，它是先进的电子技术、仪表技术、计算机技术和网络技术的集成体。现场总线（Filedbus）是在生产现场用于连接智能现场设备的数字式、双向传输、多分支结构的通讯网络，现场总线控制系统FCS（Filedbus control system）则是基于现场总线的自动控制系统，即以现场总线作为工厂底层网络，通过网络集成而构成的自动控制系统网络，按照公开、规范的通讯协议在智能设备之间、智能设备与远程计算机之间实现数据传输和信息交换，从而实现控制与管理一体化的综合自动控制系统。 纵观控制系统的发展过程，任何一种新的控制系统的出现都是针对旧的控制系统存在的缺陷而给出的解决方案，并在用户需求和市场竞争等外部因素的推动下占据主导地位，现场总线和现场总线控制系统的产生和发展也经历了同样的过程。 [FCS的发展与历史]

　　
现场总线技术(FCS)简介

　　现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点 :具有一定的时间确定性和较高的实时性要求,还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。
　　由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。所谓PAC，ARC咨询公司率先提出这一概念，他们提出，“目前自动化技术领域出现了一种新的发展趋势，即高端PLC的功能正在接近小型DCS和SCADA系统的功能，而同时一种新兴的技术——可编程自动化控制器（PAC）的出现，开始改变PLC市场格局。相比PLC，这种PAC产品具有更强的通讯能力，更大的存储容量和更快的CPU速度，使PLC成为一种通用的自动化平台组件。”同时，他们还对PAC的概念进行了详细定义：诸如在一种平台上实现逻辑控制、传动控制、运动控制和过程控制等多种功能；具有公用对象标记和统一数据库的多学科开发平台；控制软件允许用户根据多个设备或多个过程单元之间的过程流进行控制设计具有开放和模块化的结构，无论是工厂的机械设计还是过程行业的单元运行，都能满足其生产过程特点；网络接口和编程语言等都采用事实上的工业标准，能够实现不同供应商的自动化系统之间的数据交换，有利于实现多种产品的网络化集成。 [全文]
　　 现场总线基金会自1984年成立以来，经过十年的发展，已经形成了一个开放的、全数字化的工业通信系统，并在上世纪末开始进入中国市场，推动了中国的工业自动化技术进步，并开始了大型全区域系统集成的应用 。
　现场总线文章集锦
　		 [查看： 现场总线技术讲座]
[查看： 何为现场总线控制]
[查看：现场总线技术的发展趋势] 		[查看：FCS、PLC、DCS的差异和特点]
[查看：工业以太网和现场总线的区别]
[查看：现场总线技术（图）]
　　 现场总线是用于过程控制现场仪表与控制室之间的一个标准的、开放的、双向的多站数字通信系统。随着计算机技术、通讯技术、集成电路技术的发展，以全数字式现场总线（FIELDBUS）为代表的互联规范，正在迅猛发展和扩大。由于采用现场总线将使控制系统结构简单，系统安装费用减少并且易于维护；用户可以自由选择不同厂商、不同品牌的现场设备达到最佳的系统集成等一系列的优点，现场总线技术正越来越受到人们的重视。近十几年由于现场总线的国际标准不能建立，现场总线发展的种类较多，约有40余种：如德国西门子公司Siemens的ProfiBus，法国的FIP，英国的ERA，挪威的FINT，Echelon公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，CarloGarazzi公司的Dupline，丹麦ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI（ActraturSensorInterface），MODBus，SDS，Arcnet，国际标准组织-基金会现场总线FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美国的DeviceNet与ControlNet等等。
[查看： 现场总线种类及标准]
几种常用现场总线介绍
CAN（控制器局域网络）  　　控制器局域网络CAN（Controller Area Network）是由德国Ｂｏｓｃｈ公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信协议。其总线规范已被ＩＳＯ国际标准组织制定为国际标准，并且广泛应用于离散控制领域。它也是基于ＯＳＩ模型，但进行了优化，采用了其中的物理层、数据链路层、应用层，提高了实时性。其节点有优先级设定，支持点对点、一点对多点、广播模式通信。各节点可随时发送消息。传输介质为双绞线，通信速率与总线长度有关。ＣＡＮ总线采用短消息报文，每一帧有效字节数为８个；当节点出错时，可自动关闭，抗干扰能力强，可靠性高。 [CAN总线的基础知识] [CANBUS介绍] [CAN总线综述]
FF（基金会总线） 　　基金会现场总线FF(Foundation Fieldbus)是在过程自动化领域得到广泛支持和具有专有良好发展前景的技术。基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率。H1的传输速率为31.25kbps,通信距离可达1900m(可加中继器延长)，可支持总线供电防爆环境。H2的传输可为1Mbps和2.5Mbps两种，其通信距离分别为750m和500m。物理传输介质可支持双绞线、光缆和无线发射，协议符合IEC1158-2标准。其物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码。 基金会现场总线的主要技术内容，包括FF通信协议、用于完成开放互连模型中第2-7层通信协议的通信栈 用于描述设备特征、参数、属性及操作功能块；实现系统组态、调度、管理等功能的系统软件以及构筑集成自动化系统、网络系统的系统集成技术。 能满足各种重要的系统要求。 [FF总线简介] [FF总线的发展动态]
HART（可寻址远程传感器数据通路） 　 　可寻址远程传感器数据通路HART（Highway Addressable Remote Transducer）是由美国Rosemount公司于1986年提出的通信协议。它是用于现场智能仪表和控制室设备间通信的一种协议。它包括ISO/OSI模型的物理层、数据链路层和应用层。ＨＡＲＴ通信可以有点对点或多点连接模式。这种协议是可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，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过程中的过渡产品，因而在当前的过渡时期具有较强市场竞争力，在智能仪表市场上占有很大的份额。 [HART通讯协议简介]
PROFIBUS（过程现场总线） 　　过程现场总线PROFIBUS（Process Field BUS）是德国国家DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线标准。由PROFIBUS-DP,PROFIBUS-FMS,PROFIBUS-PA组成了PROFIBUS系列。PROFIBUS-DP：用于分散外设间的高速数据传输，适合于加工自动化领域的应用。PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification）意为现场信息规范，适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。PROFIBUS-PA（Process Automation）：用于过程自动化的总线类型，它遵从IEC1158-2标准。PROFIBUS支持主从方式、纯主方式、多主多从通信方式。主站对总线具有控制权，主站间通过传递令牌来传递对总线的控制权。取得控制权的主站，可向从站发送、获取信息。 [PROFIBUS概貌] [PROFIBUS的传输技术]
　LonWorks（局域操作网络） 　　局域操作网络（Local operating network）LonWorks是美国ECHELON公司开发，并与Motorola和东芝公司共同倡导的现场总线技术。它采用了OSI参考模型全部的七层协议结构。LonWorks技术的核心是具备通信和控制功能的Neuron芯片。Neuron芯片实现完整的LonWorks的LonTalk通信协议。其上集成有三个８位CPU。一个CPU完成OSI模型第一和第二层的功能，称为介质访问处理器。一个CPU是应用处理器，运行操作系统与用户代码。还有一个CPU为网络处理器，作为前两者的中介，它进行网络变量寻址、更新、路径选择、网络通信管理等。由神经芯片构成的节点之间可以进行对等通信。LonWorks支持多种物理介质并支持多种拓扑结构，组网方式灵活，其IS-78本安物理通道使得它可以应用于危险区域。LonWorks应用范围主要包括楼宇自动化、工业控制等，在组建分布式监控网络方面有较优越的性能。 [LonWorks总线简介及应用] [LonWorks现场总线] [常用术语]
WorldFIP

　WorldFIP的显著特点是为所有的工业和过程控制提供带有一个物理层的单一现场总线。底层控制系统、制造系统和驱动系统都可直接连到控制一级的WorldFIP总线上，毋需采用将RS485和其它低速总线相混和的方式来接连底层设备以实现同样的功能。 [WorldFIP总线综述] [WorldFIP接口] [WorldFIP的主要层次] [WorldFIP的一般结构]

MODBUS 　MODBUS是MODICON公司为该公司生产的PLC设计的一种通信协议，从其功能上看，可以认为是一种现场总线。它通过24种总线命令实现PLC与外界的信息交换。具有MODBUS接口的PLC可以很方便的进行组态。MODBUS传输协议定义了控制器可以识别和使用的信息结构，而不须考虑通信网络的拓扑结构。它定义了各种数据帧格式，描述了控制器访问另一设备的过程，怎样作出应答响应，以及可检查和报告的错误。 [MODBUS简介] [MODBUS通讯协议简介] [MODBUS编程]
现场总线（FCS）的工业应用举例： 　

[WorldFIP现场总线在智能模块化变电所的应用]

[LonWorks在列车通信网络上的应用]

[WorldFIP网络管理与Internet技术的融合]

[现场总线在水厂自动控制中的应用]

[CAN现场总线技术在烟草制丝线上的应用]

[CAN 总线系统智能节点设计]

[基于现场总线技术的工厂Web]

[基于现场总线技术的先进控制系统]

[LonWorks控制网络技术在智能建筑中的应用]

[CAN总线系统在现代汽车中的应用]

FCS和DCS的简单比较


　FCS: FCS（Field-bus Control System）现场总线控制系统；DCS：（Distributed Control System）分布式控制系统.；DCS是一种很好的工业控制系统，它已被广泛的应用并取得了良好的效果，但其功能的大部分未发挥，FCS是在现场总线技术的基础上较DCS更新一代的控制系统如图所示。DCS会继续存在，FCS是发展方向，他们会在相当长的一段时间内共存。
结束语：

　　由于现场总线技术的发展和实际应用，控制和自动化行业正在经历着巨大的技术变革。从自动控制系统的发展史来看，曾有过两次大的革新：一次是50年代末由旧式模拟仪表向电动或气动单元组合仪表的转变；另一次是80年代从电子模拟仪表到DCS的转变。这两次大的转变，远远不及现场总线对控制系统发展的影响那样深刻。现场总线使控制系统发生了概念上的全新变化。它使传统的控制系统结构发生了根本的变化，在某种意义上，可认为现场总线最终将完全代替DCS。它将开辟过程控制的新纪元。
　　编辑整理： 宋小白