工业控制网络课程期末总结（2020年10月整理）.pdfVIP

摘 要 现场总线技术是当今自动控制领域发展的热点之一，它以优越的性能在工业 控制领域得到了越来越广泛的应用。它的出现标志着自动控制领域进入了一个全 新的时代，必将引领该领域的重大变革，因此，对现场总线技术的研究是具有十 分重要的意义。 本文首先介绍了现场总线技术的发展历程，分析了现场总线技术的特点，表 明其应用在工业控制领域的巨大优势。然后针对国际市场上应用最为广泛的几个 技术标准：PROFIBUS 总线、CAN 总线、工业以太网和基金会总线技术标准作重点 介绍，分析了其诞生背景、特点以及应用领域。本文最后总结了现场总线技术标 准目前的存在的主要问题，通过对不同标准的阐述，分析展望了现场总线技术的 未来发展方向。 关键字：现场总线技术；PROFIBUS 总线；CAN 总线；基金会总线；工业以太 网 1 1.引言 随着微处理器的发展和广泛应用，产生了以IC 代替常规电子线路，以微处 理器为核心，实施信息采集、显示、处理、传输及优化控制等功能的智能设备。 一些具有专家辅助推断分析与决策能力的数字式智能化仪表产品，其本身具备了 诸如自动量程转换、自动调零、自校正、自诊断等功能，还能提供故障诊断、历 史信息报告、状态报告、趋势图等功能。通信技术的发展，促使传送数字化信息 的网络技术开始得到广泛应用。与此同时，基于质量分析的维护管理、与安全相 关系统的测试记录、环境监视需求的增加，都要求仪表能在当地处理信息，并在 必要时允许被管理和访问，这些也使现场仪表与上级控制系统的通信量大增。另 外，从实际应用的角度出发，控制界也不断在控制精度、可操作性、可维护性、 可移植性等方面提出新需求。现场总线技术在这样的综合背景下应运而生。 1.1 现场总线技术的概念 现场总线技术是20 世纪80 年代发展形成的，起源于欧洲，随后发展至北美 乃至全球，它是广泛用于过程自动化、制造自动化、楼与自动化、家庭自动化等 领域的现场设备互相连接的通信网络。现场总线技术是当前国际上自动化技术的 一个热点，现场总线的出现给自动化领域带来了又一次革命，其深度与广度将超 过历史上的任何一次。现场总线及智能化现场仪表的控制系统——现场总线控制 系统FCS(Fieldbus Control System)将取代传统的分布式控制系统DCS(Distributed Control System) 。 按照国际电工委员会IEC(International Electrotechnical Commission) 的定义， 是指一种应用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。 1.2 现场总线技术的发展历程 现场总线起源于欧洲，随后发展至北美。早在 1984 年国际电工委员会 IEC(International Electrotechnical Commission)就开始着手制订国际性的智能化现 场设备和控制室自动化设备之间的通讯标准，并命名为 Fieldbus ，即现场总线。 但由于国际上几个跨国大公司为了他们的利益，阻碍和干扰了制订统一的现场总 线国际标准，经过了近20 年环绕着国际标准的现场总线大战以妥协而告终。 1985 年国际电工技术委员会(IEC)制订现场总线标准，实际是后来德国的 PROFIBUS 与法国的FIP 在技术上的争端而未达成协议。与此同时，美国仪表协 会(ISA)下属的标准与实施工作组的ISA ／SP50 开始制订现场总线标准。但都没 有达成一致统一的结果。无法达成统一的协议，基于经济利益的原因，各国各大 公司纷纷开发自已的产品占领市场,各种现场总线标准相继产生。 1986 年，德国推出Profibus 过程现场总线标准。1990 年，美国Echelon 公 司推出LonWorks 现场总线产品。1992 年，Siemens、Rosemount 、ABB 、Foxboro 、 Yokogawa 等80 家公司联合，成立ISP(InteroperableSystem Project ，可互操作系 统规划)协会，着手在Profibus 基础上制定标准。1993 年，Honeywell 、Bailey 等 公司成立 WorldFIP 协会，有 120 家公司参加，以法