现场总线标准规定控制系统中设备交换数据

现场总线控制系统（FCS）技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。更重要的是从原来的面向设备选择控制和通信设备转变成为基于网络选择设备。尤其是20世纪90年代，FCS技术逐渐进入中国以来，结合互联网和内联网的迅猛发展，FCS技术越来越显示出其他传统控制系统无可替代性。

1.现场总线技术

现场总线技术是现场设备、仪表及控制主机系统之间的一种开放、全数字化、双向、多站的通信系统。现场总线标准规定了控制系统中的数量和现场设备之间的交换数据。数据的传输介质可以是电线电缆、光缆、电话线、无线电等。接线方式有并联接线，即从可编程序控制器（PLC）控制各个电器元件，对应每一个元件有一个I/O口，两者之间需用两根线进行连接，作为控制和/或电源。由于控制对象都在工矿现场，不同于计算机通常用于室内，所以这种总线被称为现场总线。

2.现场总线的特点

现场总线技术实际上是采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号传输和连接方式的方法，它依次实现了控制层和现场总线设备层之间的数据传输，同时在保证传输的实时性的情况下，实现信息的可靠性和开放性。一般现场总线具有以下几个特点：

（1）布线简单

现场总线的布线大多比以往布线的方式要简单得多，布线的优化可为施工节省很多成本。最小化的布线方式和最大化的网络拓扑使得系统的接线成本和维护成本大大降低。由于采用串行方式，所以大多数现场总线采用双绞线，还有直接在两根信号线上加载电源的总线形式。一个好的现场总线设计，体现在选好现场总线类型的设备，使最终系统简洁方便。

（2）开放性

总线的开放性是指两个方面：一方面能与不同的控制系统相连接，也就是应用的开放性；另一方面就是通信规约的开放，也就是开发的开放性。只有具备了开放性，才能使得现场总线既具备传统总线的低成本，又能适合先进控制的网络化和系统化要求。(www.xing528.com)

（3）实时性

通常，现场总线都要求在保证数据可靠性和完整性的条件下，具备较高的传输速率和效率。一般来说，总线的传输速率要求越高越好，速率越高，表示系统的响应时间就越短，但是实时性不能仅靠提高传输速率来解决，传输效率也很重要。传输效率主要是由有效用户数据在传输帧中所占的比率以及有效传输帧所占传输帧中的比率决定。

（4）可靠性

现场总线的可靠性，通常是由设备来保证的。因为一般的总线都具备一定的抗干扰能力，即使在系统发生故障时，由于系统在设计时，通常都考虑了可能出现的故障，在内部都采取了软硬件措施，因此都具备一定的诊断和自处理功能，能最大限度地保护网络，迅速查找和更换故障节点。总线故障诊断能力的大小是由总线所采用的传输的物理介质和传输的软件所决定的，不同的总线具有不同的诊断能力和处理能力。因此在设计中，必须对系统中的总线可靠性进行认真分析。

3.现场总线的应用领域

现场总线技术是各类控制系统最常用的一种技术手段，通常的控制系统在内部要对应不同的系统层次，针对不同的需求，现场总线有着不同的应用范围。如果用二维坐标来描述硬件特性与传递数据的关系，可以这样来表达：纵坐标由下往上表示设备由简单到复杂，即由简单传感器/执行器、复杂传感器/执行器、小型PLC和小型工控机到工作站、中型PLC再到大型PLC、DCS监控机等，数据通信量由小到大，设备功能也由简单到复杂。横坐标表示通信数据传输的方式，从左到右，依次为二进制的位传输、8位及8位以上的字传输、128位及以上的帧传输，以及更大数据量传输的文件传输。这样就可清楚地看出，针对不同情况可选用不同的硬件设备。

现场总线技术主要用于冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山以及原始设备制造商（OEM）等行业，也是智能城市与安防系统常用的技术，如道路无人监控、楼宇自动化、智能家居等新技术领域，是有线控制中最常用的技术手段。