1.技術(shù)

目前，公認的現(xiàn)場總線技術(shù)概念描述如下：現(xiàn)場總線是安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場設(shè)備/儀表與控制室內(nèi)的自動控制裝置/系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點通信的數(shù)據(jù)總線。其中，"生產(chǎn)過程"包括斷續(xù)生產(chǎn)過程和連續(xù)生產(chǎn)過程兩類。

或者，現(xiàn)場總線是以單個分散的、數(shù)字化、智能化的測量和控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，用總線相連接，實現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動控制功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。

2.現(xiàn)場總線技術(shù)產(chǎn)生的意義

（1）現(xiàn)場總線（fieldbus）技術(shù)是實現(xiàn)現(xiàn)場級控制設(shè)備數(shù)字化通信的一種工業(yè)現(xiàn)場層網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；是一次工業(yè)現(xiàn)場級設(shè)備通信的數(shù)字化革命?，F(xiàn)場總線技術(shù)可使用一條通信電纜將現(xiàn)場設(shè)備（智能化、帶有通信接口）連接，用數(shù)字化通信代替4-20ma/24vdc信號，完成現(xiàn)場設(shè)備控制、監(jiān)測、遠程參數(shù)化等功能。

（2）傳統(tǒng)的現(xiàn)場級自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用一對一連線的、4-20ma/24vdc信號，信息量有限，難以實現(xiàn)設(shè)備之間及系統(tǒng)與外界之間的信息交換，使自控系統(tǒng)成為工廠中的"信息孤島"，嚴重制約了企業(yè)信息集成及企業(yè)綜合自動化的實現(xiàn)。

（3）基于現(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用計算機數(shù)字化通信技術(shù)，使自控系統(tǒng)與設(shè)備加入工廠信息網(wǎng)絡(luò)， 構(gòu)成企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)底層，使企業(yè)信息溝通的覆蓋范圍一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場。在cims系統(tǒng)中，現(xiàn)場總線是工廠到現(xiàn)場級設(shè)備的延伸，是支撐現(xiàn)場級與車間級信息集成的技術(shù)基礎(chǔ)。

3.基于現(xiàn)場總線的現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)

基于現(xiàn)場總線技術(shù)的現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)如圖所示：

圖：基于現(xiàn)場總線的現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)

4.基于現(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)主要優(yōu)點

（1）增強了現(xiàn)場級信息集成能力

現(xiàn)場總線可從現(xiàn)場設(shè)備獲取大量豐富信息，能夠更好的滿足工廠自動化及cims系統(tǒng)的信息集成要求?，F(xiàn)場總線是數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)，它不單純?nèi)〈?-20ma信號，還可實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)、故障、參數(shù)信息傳送。系統(tǒng)除完成遠程控制，還可完成遠程參數(shù)化工作。

（2）開放式、互操作性、互換性、可集成性

不同廠家產(chǎn)品只要使用同一總線標準，就具有互操作性、互換性，因此設(shè)備具有很好的可集成性。系統(tǒng)為開放式，允許其它廠商將自己專長的控制技術(shù)，如控制算法、工藝流程、配方等集成到通用系統(tǒng)中去，因此，市場上將有許多面向行業(yè)特點的監(jiān)控系統(tǒng)。

（3）系統(tǒng)可靠性高、可維護性好

基于現(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用總線連接方式替代一對一的i/o連線，對于大規(guī)模i/o系統(tǒng)來說，減少了由接線點造成的不可靠因素。同時，系統(tǒng)具有現(xiàn)場級設(shè)備的在線故障診斷、報警、記錄功能，可完成現(xiàn)場設(shè)備的遠程參數(shù)設(shè)定、修改等參數(shù)化工作，也增強了系統(tǒng)的可維護性。

（4）降低了系統(tǒng)及工程成本

對大范圍、大規(guī)模i/o的分布式系統(tǒng)來說，省去了大量的電纜、i/o模塊及電纜敷設(shè)工程費用，降低了系統(tǒng)及工程成本。

4.現(xiàn)場總線標準

現(xiàn)場總線技術(shù)得以實現(xiàn)的一個關(guān)鍵問題，是要在自動化行業(yè)中形成一個制造商們共同遵守的現(xiàn)場總線通信協(xié)議技術(shù)標準，制造商們能按照標準生產(chǎn)品，系統(tǒng)集成商門能按照標準將不同產(chǎn)品組成系統(tǒng)。這就提出了現(xiàn)場總線標準的問題。

國際上著名自動化產(chǎn)品及現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)廠家，意識到現(xiàn)場總線技術(shù)是未來發(fā)展方向，紛紛結(jié)成企業(yè)聯(lián)盟，推出自己的總線標準及產(chǎn)品，在市場上培養(yǎng)用戶、擴大影響，并積極支持國際標準組織制定現(xiàn)場總線國際標準。能否使自己總線技術(shù)標準在未來國際標準中占有較大比例成份，關(guān)系到該公司相關(guān)產(chǎn)品前途、用戶的信任及企業(yè)的名譽。而歷史經(jīng)驗證明：國際標準都是采用一個或幾個市場上最成功的技術(shù)為基礎(chǔ)。因此，各大國際公司在制定現(xiàn)場總線國際標準中的竟爭，體現(xiàn)了各公司在技術(shù)領(lǐng)先地位上的競爭，而其最終還是要歸結(jié)到市場實力的競爭。

據(jù)說目前國際上現(xiàn)有各種總線及總線標準不下二百多種。具有一定影響和已占有一定市場份額的總線有如下幾種：

5.profibus現(xiàn)場總線

1996年3月15日批準為歐洲標準，即din 50170 v.2。profibus產(chǎn)品在世界市場上已被普遍接受，市場份額占歐洲首位，年增長率25%。目前支持profibus標準的產(chǎn)品超過1500多種，分別來自國際上250多個生產(chǎn)廠家。在世界范圍內(nèi)已安裝運行的profibus設(shè)備已超過200萬臺，到1998年5月，適用于過程自動化的profibus-pa儀表設(shè)備在19個國家的40個用戶廠家投入現(xiàn)場運行。

1985年組建了profibus國際支持中心；1989年12月建立了profibus用戶組織（pno）。目前在世界各地相繼組建了20個地區(qū)性的用戶組織，企業(yè)會員近650家。1997年7月組建了中國現(xiàn)場總線（profibus）專業(yè)委員會，并籌建現(xiàn)場總線profibus產(chǎn)品演示及認證的實驗室。

profibus主要應(yīng)用領(lǐng)域有：

.制造業(yè)自動化：汽車制造（機器人、裝配線、沖壓線等）、造紙、紡織。

.過程控制自動化：石化、制藥、水泥、食品、啤酒。

.：發(fā)電、輸配電。

.樓宇：空調(diào)、風(fēng)機、照明。

.鐵路交通：信號系統(tǒng)

6.ff現(xiàn)場總線

1994年由isp 基金會和world fip(北美)兩大集團合并成立ff基金會，其宗旨

在于開發(fā)出符合iec和iso標準的、唯一的國際現(xiàn)場總線（fundation fieldbus）。低速總線（h1）協(xié)議已于1996年發(fā)表。已完成開發(fā)的高速總線（h2）擬于1998年內(nèi)發(fā)表。1997年5月建立了中國現(xiàn)場總線（ff）專業(yè)委員會，并籌建ff現(xiàn)場總線產(chǎn)品認證中心。

目前，ff現(xiàn)場總線的應(yīng)用領(lǐng)域以過程自動化為主。如：化工、電力廠實驗系統(tǒng)、廢水處理、油田等行業(yè)。

7.lonworks總線

lonworks現(xiàn)場總線全稱為lonworks networks,即分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，希望推出能夠適合各種現(xiàn)場總線應(yīng)用場合的測控網(wǎng)絡(luò)。目前l(fā)ongworks應(yīng)用范圍廣泛，主要包括工業(yè)控制、樓宇自動化、數(shù)據(jù)采集、scada系統(tǒng)等。國內(nèi)主要應(yīng)用于樓宇自動化方面。

8. canbus現(xiàn)場總線

canbus現(xiàn)場總線已由iso/tc22技術(shù)委員會批準為國際標準ios 11898（通訊速率小于1mbps）和iso 11519（通訊速率小于125kbps）。canbus主要產(chǎn)品應(yīng)用于汽車制造、公共交通車輛、機器人、液壓系統(tǒng)、分散型i/o。另外在、醫(yī)療器械、工具機床、樓宇自動化等場合均有所應(yīng)用。

9. worldfip現(xiàn)場總線

90~91年fip現(xiàn)場總線成為法國國家安全標準。96年成為歐洲標準（en 50170 v.3）。下一步目標是靠近iec標準，現(xiàn)在技術(shù)上已做好充分準備。worldfip國際組織在北京設(shè)有辦事處，即worldfip中國信息中心，負責(zé)中國的技術(shù)支持。

worldfip現(xiàn)場總線采用單一總線結(jié)構(gòu)來適應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求，不同應(yīng)用領(lǐng)域采用不同的總線速率。過程控制采用31.25kbit/s,制造業(yè)為1m bit/s,驅(qū)動控制為1-2.5mbit/s。采用總線仲裁器和優(yōu)先級來管理總線上（包括各支線）的各控制站的通信?？蛇M行1對1、1對多點（組）、1對全體等多重通信方式。在應(yīng)用系統(tǒng)中，可采用雙總線結(jié)構(gòu)，其中一條總線為備用線，增加了系統(tǒng)運行的安全性。

worldfip現(xiàn)場總線適用范圍廣泛，在過程自動化、制造業(yè)自動化、電力及樓宇自動化方面都有很好的應(yīng)用。

10.p-net現(xiàn)場總線

p-net現(xiàn)場總線籌建于己于1983年。1984年推出采用多重主站現(xiàn)場總線的第一批產(chǎn)品。1986年通信協(xié)議中加入了多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和多重接口功能。1987年推出p-net的多重接口產(chǎn)品。1987年p-net標準成為開放式的完整標準，成為丹麥的國家標準。1996年成為歐洲總線標準的一部分（en 50170 v.1）。1997年組建國際p-net用戶組織，現(xiàn)有企業(yè)會員近百家，總部設(shè)在丹麥的siekeborg，并在德國、英國、葡萄牙和加拿大等地設(shè)有地區(qū)性組織分部。

p-net現(xiàn)場總線在歐洲及北美地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，其中包括石油化工、能源、交通、輕工、建材、環(huán)保工程和制造業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域。

11.如何面對眾多的現(xiàn)場總線標準

面對國際上各種流派的現(xiàn)場總線及標準，為深入研究國外先進的現(xiàn)場總線技術(shù)，推動我國現(xiàn)場總線技術(shù)和產(chǎn)品的研究開發(fā)，形成符合我國國情的和現(xiàn)實的標準體系，保護我國生產(chǎn)企業(yè)和用戶的投資效益，我國儀表標準化行業(yè)的主管單位-綜合技術(shù)經(jīng)濟研究所遵循標準化工作程序，于己于1998年7月22日至多3日在北京中國科技會堂舉辦了"現(xiàn)場總線的標準化與中國自動化技術(shù)發(fā)展"研討會。會議邀請了profibus、ff、worldfip、p-net國際組織專家代表，介紹了國際流行現(xiàn)場總線技術(shù)及標準化情況。研討會上中外專家就現(xiàn)場總線國際標準化的發(fā)展展開了熱列討論，并提出以下見解與意見：

(1) 期望iec能盡早按預(yù)期目標完成統(tǒng)一標準的制定。

(2) 按目前進度估計，近年內(nèi)iec很難完成預(yù)期目標。

(3) 目前iec提出的建議方案只限于過程自動化，難于滿足其它應(yīng)用領(lǐng)域要求，不可能成為唯一標準，很可能形成多種標準體系共存。

(4) 在統(tǒng)一標準框架下做多種通信協(xié)議接口，可能是統(tǒng)一標準的一種適宜的解決方案。

對我國發(fā)展現(xiàn)場總線技術(shù)政策，專家和代表們認為，結(jié)合我國國情，一方面應(yīng)積極跟蹤iec國際標準化的發(fā)展，開展我國的技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)。另一方面在統(tǒng)一的iec標準未形成之前，積極開展對其它先進的現(xiàn)場總線技術(shù)研究，特別是對已有成熟應(yīng)用經(jīng)驗、應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋面大的現(xiàn)場總線技術(shù)的跟蹤研究。

12.對面臨選擇的用戶談個人看法并提出建議

從用戶角度出發(fā)，如何面對眾多現(xiàn)場總線標準作出選擇，筆者在此發(fā)表個人看法，并提出一點建議以供用戶參考。

（1）標準 從標準發(fā)展的歷史看，誰的技術(shù)將成為國際標準，或在國際標準中占有較大成份，主要取決于它在實際應(yīng)用中取得多大的成果，取決于該項技術(shù)及產(chǎn)品在國際市場上的占有份額。也就是說，誰能占有市場誰將得天下。另一方面，國際標準化組織根據(jù)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展現(xiàn)狀及廠商用戶對標準制定的要求，對標準的制定及批準手續(xù)作出相應(yīng)的改變，即簡化了標準的制定程序和手續(xù)，并承認存在所謂事實上的標準，即那些在市場中已占有較大份額、具有很大的用戶成功應(yīng)用經(jīng)驗的技術(shù)標準，如我們熟知的tcp/ip通信協(xié)議標準。

（2）選擇總線 在目前國際上現(xiàn)場總線群雄并起局面下，用戶應(yīng)從實際應(yīng)用工程特點出發(fā)去選擇。因為沒有一種可包羅萬象、適合所有應(yīng)用領(lǐng)域的現(xiàn)場總線技術(shù)。應(yīng)著重考察這種總線在本行業(yè)中的應(yīng)用業(yè)績。如制造業(yè)自動化、電力自動化及過程控制自動化三個領(lǐng)域，在數(shù)據(jù)實時響應(yīng)要求方面就大不一樣。

（3）選擇產(chǎn)品 用戶應(yīng)盡量選擇國際知名度大、擁有用戶多、產(chǎn)品應(yīng)用基礎(chǔ)好的公司產(chǎn)品，因為這些公司的現(xiàn)場總線技術(shù)被國際標準采納的可能性大。即使沒有被國際標準采納，大公司為考慮信譽，會提出原有技術(shù)與國際標準的接口，而不會置公司信譽于不顧，丟掉老客戶不管。

（4）積極跟蹤、勇于進?。∪绻驗閲Hiec還沒有統(tǒng)一現(xiàn)場總線標準，就不敢使用這項先進技術(shù)是大可不必的。這將會使企業(yè)喪失一次盡早提高企業(yè)自動化水平的機會，或喪失一次提高本企業(yè)產(chǎn)品水平的機會，從而導(dǎo)致企業(yè)在未來同行競爭中處于劣勢。國際iec要統(tǒng)一現(xiàn)場總線標準不是一朝一夕的事，坐等時機流逝為下策，只有積極跟蹤、勇敢進取方為企業(yè)發(fā)展上策。