現(xiàn)場(chǎng)總線（Fieldbus）是用于連接生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的儀表、控制器等自動(dòng)化裝置的雙向、串行、全數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)，它是20世紀(jì)90年代在國際上剛剛興起的新一代全分布式控制系統(tǒng)的核心技術(shù)。伴隨著數(shù)字化時(shí)代的來臨，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control System，F(xiàn)CS）必將取代傳統(tǒng)的分散控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱DCS），而成為工業(yè)自動(dòng)化的主流。

“基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議軟件及風(fēng)格控制器”開發(fā)完成了基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制器（即我們通常所說的網(wǎng)卡）及其上運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議軟件。本成果是現(xiàn)場(chǎng)總線的核心技術(shù)，是開發(fā)現(xiàn)場(chǎng)總線控制產(chǎn)品的基礎(chǔ)，本成果的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議軟件已經(jīng)在國內(nèi)首家通過了國際性認(rèn)證測(cè)試，使我國成為世界上少數(shù)幾個(gè)掌握現(xiàn)場(chǎng)總線核心技術(shù)的國家之一，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展極大地提高了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量?；仡?0世紀(jì)30年代以來，過程工業(yè)的發(fā)展歷程，不難發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)由氣動(dòng)、電動(dòng)、單元控制、到計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展過程中，自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)成了過程工業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步的主旋律。

20世紀(jì)80年代以來，分散控制系統(tǒng)一直是過程工業(yè)主控系統(tǒng)的主導(dǎo)產(chǎn)品。進(jìn)入80年代中后期，由于微電子技術(shù)、軟件技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，現(xiàn)代通信技術(shù)逐步向工業(yè)控制系統(tǒng)滲透，導(dǎo)致了現(xiàn)場(chǎng)總線逐步取代了4～20mA的模擬信號(hào)傳輸線，并由此引發(fā)了控制系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)革命。主要表現(xiàn)為： （1）現(xiàn)場(chǎng)儀表智能化——具有本地控制和總線通信的能力；（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)徹底分散。

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)泛指一種連接傳感器、變送器和執(zhí)行器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的雙向、串行、全數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，是一種面向工業(yè)控制的底層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。國際上有8種關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如FF、Profibus、CAN、Lonwork、WorldFIP、P-NET等。但在過程自動(dòng)化領(lǐng)域，主要是稱為FF的基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線和Profibus-PA現(xiàn)場(chǎng)總線。兩者在技術(shù)上有基本相似的體系結(jié)構(gòu)，但在市場(chǎng)上則是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。FF是惟一致力于世界統(tǒng)一現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的國際組織，對(duì)過程控制系統(tǒng)的發(fā)展影響最大。 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的分布式控制系統(tǒng)與DCS相比有諸多優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)為：

1 全數(shù)字化

將企業(yè)管理與生產(chǎn)自動(dòng)化有機(jī)結(jié)合一直是工業(yè)界夢(mèng)寐以求的理想，但只有在現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)出現(xiàn)以后這種理想才有可能高效、低成本的實(shí)現(xiàn)。在采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的企業(yè)中，用于生產(chǎn)管理的局域網(wǎng)能夠與用于自動(dòng)控制的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)緊密銜接。此外，數(shù)字化信號(hào)固有的高精度、抗干擾特性也能提高控制系統(tǒng)的可靠性。

2 全分布

在FCS中各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備有足夠的自主性，它們彼此之間相互通信，完全可以把各種控制功能分散到各種設(shè)備中，而不再需要一個(gè)中央控制計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)真正的分布式控制。

3 雙向傳輸

傳統(tǒng)的DCS控制系統(tǒng)通常采用4～20mA電流信號(hào)，一條線只能傳遞一路信號(hào)?，F(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備則在一條線上即可以向上傳遞傳感器信號(hào)，也可以向下傳遞控制信息。

4 自診斷

現(xiàn)場(chǎng)總線儀表本身具有自診斷功能，而且這種診斷信息可以送到中央控制室，以便于維護(hù)，而這在只能傳遞一路信號(hào)的傳統(tǒng)儀表中是做不到的。

5 節(jié)省布線及控制室空間

傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)每個(gè)儀表都需要一條線連到中央控制室，在中央控制室裝備一個(gè)大配線架。而在現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中多臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可串行連接在一條總線上，這樣只需極少的線進(jìn)入中央控制室，大量節(jié)省了布線費(fèi)用，同時(shí)也降低了中央控制室的造價(jià)。

6 多功能儀表

數(shù)字、雙向傳輸方式使得現(xiàn)場(chǎng)總線儀表可以擺脫傳統(tǒng)儀表功能單一的制約，可以在一個(gè)儀表中集成多種功能，做成多變量變送器，甚至集檢測(cè)、運(yùn)算、控制與一體的變送控制器。

7 開放性

1999年底現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議已被IEC批準(zhǔn)正式成為國際標(biāo)準(zhǔn)，從而使現(xiàn)場(chǎng)總線成為一種開放的技。

8 互操作性

現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)保證不同廠家的產(chǎn)品可以互操作，這樣就可以在一個(gè)企業(yè)中由用戶根據(jù)產(chǎn)品的性能、價(jià)格選用不同廠商的產(chǎn)品，集成在一起，避免了傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)中必須選用同一廠家的產(chǎn)品限制，促進(jìn)了有效的競(jìng)爭(zhēng)，降低了控制系統(tǒng)的成本。

9 智能化與自治性

現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備能處理各種參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)信息及故障信息，具有很高的智能，能在部件、甚至網(wǎng)絡(luò)故障的情況下獨(dú)立工作，大大提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)能力。

近年來，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的研究與開發(fā)已成為國際性的熱點(diǎn)，國外眾多著名大公司紛紛投入大量人力、資金，并已開始推出部分產(chǎn)品。我國政府也對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)給予了高度重視，將其列為“九五”國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。本成果就是在沈陽自動(dòng)化研究所承擔(dān)的國家攻關(guān)任務(wù)的基礎(chǔ)上完成的。