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现场总线综述 摘要：本文简要介绍了现场总线的形成，发展以及在建筑中的应用，另外还着重介绍了CAN总线与其他总线的比较。 关键词：现场总线技术；CAN；智能建筑。 0 引言 随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展，信息交换沟通的领域迅速扩大，覆盖了从工厂的现场设备到控制、管理的各个层次，从工段、车间、工厂、企业乃至世界各地的市场。信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革，逐步形成了以网络集成自动化系统为基础的信息系统。现场总线(Field-bus)就是顺应这一形势发展起来的新技术。它的出现，标志着控制技术领域又一个新时代的开始，并将对该领域的发展产生重要的影响。所谓现场总线，按照国际电工委员会IEC61158的定义，是指安装在制造或过程区域的现场装置之间、以及现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行和多点通信的数据总线[1]。 1 现场总线的发展阶段及现状 1.1 现场总线的发展阶段 早在1984年美国Intel计算机公司就提出了一种计算机分布式控制系统BITBUS，当时不叫现场总线。它将过程级I/O板拿到现场，计算机和过程级之间以及双绞线RS-485为物理传输媒体，在主体硬件部分，借助于Intel公司生产的RUPI-44系列单片机[2]。 在80年代初，德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发了一种串行数据通信协议，即CAN总线。CAN(Controller Area Network)控制局域网是用于各种自动化设备之间数据传输的一种串行数据通信协议。其网络结构采用了ISO的OSI模型中的物理层、数据链路层和应用层三个层次。CAN总线现已成为国际标准化组织ISO11898标准[2][3]。 80年代中期，由美国Resemount公司提出一种可寻址的远程传感器通信协议HART(Highway Addressable Remote Transducer)。HART可寻址远程传感器高速通道虽不是现场总线，但是现场总线的一种雏型。它采用在4~20mADC模拟信号上叠加一种频率信号，用双绞线实现了数字信号传输。 1985的由Honeywell等公司发起，成立了WorldFIP(Factory Instrumentation Protocal)；德国的Siemens、ABB等公司也推出了Profibus标准。PROFIBUS(Process Field Bus)过程现场总线是一种开放了、不依赖厂家的16位通信标准的现场总线。它提供一个从传感器/执行器直至管理层的透明网络，它采用的国际标准EN50170是一种国际化的开放式现场总线标准。PROFIBUS主要由三类相互兼容的模块，即:PROFIBUS—PA(Process Automation)用于过程自动化，PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification)用于一般自动化，PROFIBUS—DP用于分散扩展设备和外围设备之间通信的加工自动化。 1990年由美国Echelon公司推出并由它与摩托罗拉、东芝公司共同倡导，正式公布而形成了LONWORKS现场总线。LONWORKS(Local OperatingNetwork)局部操作网络是美国Echelon公司研制。它本身是一个局域操作网，又具有网络基本功能。LONWORKS具有很强的互连操作性，它能通过网点把不同现场总线、异型网连接起来。 1992年，美国的Foxboro，德国的Siemens，日本NEL等公司成立了ISP集团，以德国的Profibus为基础推出了ISP(Interoperable System Protocal)协议。1994年，世界两个最有影响的现场总线集团:互操作系统ISP集团和Word FIP集团合并，成立了非盈利的现场总线基金会FF(Fieldbus Foundation)。现场总线基金会FF是国际公认的国际标准化组织。参照ISO/OSI型的第1、2、7层;另外增加了用户层。 1.2 现场总线的现状 在现场总线标准出台之前，对现场总线的热度是制造商阵营要比用户高，利益之争主要表现为制造商之间的竞争，谁的技术成为标准，不仅意味着这种技术此前的开发、宣传费用可以继续保持有效，更大的利益可从标准的专利费中获取，这是更长期的、更源源不断的利益。各大阵营之间为此展开艰苦卓绝的斗争，从小处看是制造商之间的利益之争，从大处看是国家之间的利益之争，从更大处看是地区之间的利益之争[4][5]。标准出台后，对现场总线的热度反而是用户比制造商更高一些，利益之争主要表现为制造商与用户之间的竞争，一旦采用现场总线，无论系统初次采购的价格还是备品备件的价格主动权均被掌握在用户手里。这一变化将对用户产生巨大的利益倾斜，这是制造商阵营所不愿看到的结果，因此，在发