现场总线技术及其控制系统纵横谈

（5）ＨＡＲＴ总线：ＨＡＲＴ协议是由Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ公司于１９８６年提出的通信协议。它是用于现场智能仪表和控制室设备间通信的一种协议。它包括ＩＳＯ／ＯＳＩ模型的物理层、数据链路层和应用层。ＨＡＲＴ通信可以有点对点或多点连接模式。这种协议是可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变过程中的过渡产品，因而在当前的过渡时期具有较强市场竞争力，在智能仪表市场上占有很大的份额。

（6）Ｐ－ＮＥＴ现场总线：Ｐ－ＮＥＴ现场总线技术是由丹麦Ｐｒｏｃｅｓ－Ｄａｔａ Ａ／Ｓ公司研究并开发，是一种全世界通用的开放型标准化总线。它可以将生产过程的各个部分，如过程控制计算机、传感器、执行器、Ｉ／Ｏ模块、小型可编程控制器等，通过共用一根双芯电缆加以连接。与传统布线相比，Ｐ－ＮＥＴ现场总线技术在工业控制应用中具有很大的优势，它将简化设计和安装，减少布线的数量和费用，避免各种设备故障的发生，实现更直接也更广泛的使用功能。

Ｐ－ＮＥＴ是现场总线的一种，它不同于其它总线的特点是：（１）安装简单；（２）成本较低；（３）用户开发方便，可在Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ平台上用高级语言开发；（４）整个系统的硬件都采用标准的商品芯片，所以改进较快（其它的现场总线都用专门设计的芯片，不易改动）；
（５）Ｐ－ＮＥＴ较之其它总线有许多实际上的优点，特别适合于食品、饲养、农业方面的应用。

（7）ＩＮＴＥＲＢＵＳ总线：ＩＮＴＥＲＢＵＳ作为ＩＥＣ６１１５８标准之一，广泛地应用于制造业和机器加工行业中，用于连接传感器／执行器的信号到计算机控制站，是一种开放的串行总线系统。ＩＮＴＥＲＢＵＳ总线于１９８４年推出，其主要技术开发者为德国的Ｐｈｏｅｎｉｘ Ｃｏｎｔａｃｔ公司。ＩＮＴＥＲＢＵＳＣｌｕｂ是ＩＮＴＥＲＢＵＳ设备生产厂家和用户的全球性组织，目前在１７个国家和地区设立了独立的Ｃｌｕｂ组织，共有５００多个成员。ＩＮＴＥＲＢＵＳ总线包括远程总线网络和本地总线网络，两种网络传送相同的信号但电平不同。远程总线网络用于远距离传送数据采用ＲＳ－４８５传输，网络本向不供电，远程网络采用全双工方式进行通讯，通讯速率为５００ｋ／ｓ。本地总线网络连接到远程网络上，网络上的总线终端ＢＴ（ＢＵＳ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）上的ＢＫ模块负责将远程网络数据转换为本地网络数据。

ＩＮＴＥＲＢＵＳ总线上的主要设备有总线终端ＢＴ（ＢＵＳ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）上的ＢＫ模块、Ｉ／Ｏ模块和安装在ＰＣ或ＰＬＣ等上位主设备中的总线控制板。总线控制板是ＩＮＴＥＲＢＵＳ总线上的主设备，用于实现协议的控制、错误的诊断、组态的存储等功能。Ｉ／Ｏ模块实现在总线控制板和传感器／执行器之间接收和传输数据，可处理的数据类型包括机械制造和流程工业的所有标准信号。

⑻ＷｏｒｌｄＦＩＰ是欧洲标准的组成部分：ＷｏｒｌｄＦＩＰ是欧洲标准ＥＮ５０１７０的三个组成部分之一Ｖｏｌｕｍｅ３，是在法国标准ＦＩＰ－Ｃ４６－６０１／Ｃ４６－６０７的基础上采纳了ＩＥＣ物理层国际标准１１５８－２发展起来的，由三个通信层组成。ＷｏｒｌｄＦＩＰ的显著特点是为所有的工业和过程控制提供带有一个物理层的单一现场总线。底层控制系统、制造系统和驱动系统都可直接连到控制一级的ＷｏｒｌｄＦＩＰ总线上，毋需采用将ＲＳ４８５和其它低速总线相混和的方式来接连底层设备以实现同样的功能。

７ 结束语

世界上没有能包治百病的“灵丹妙药”，现场总线技术也一样，其不能完全满足工业现场控制的所有要求。因此，在我们大谈现场总线优点的同时，别忘了对现场总线应注意以下几点理性认识。

（１）现场总线技术的本质是早就成熟的网络通讯技术，是伴随这几年互联网与数字浪潮的连带品。早在７０年代，ＰＬＣ就含有这个技术，在ＰＬＣ中称为远程Ｉ／Ｏ（ＰＬＣ通过其远程Ｉ／Ｏ模块与多个现场设备通讯）。在８０年代初，由西门子等十多家公司在北海石油ＢＰ的石油钻井平台搞了一个称为高速现场总线的试验，把所有的传感器和执行器通过载波方式挂到一对电源线上与控制装置通讯。因为石油钻井平台的空间有限，布线和线缆维护困难，希望减少电缆。应当注意到，只有电源线与通讯线合用，才是现场总线的意义所在。可想而知，做到这一点成本是不低的。

（２）应当注意到，现场总线的本质是现场传感器和执行器等设备与控制装置之间的通讯，它本身既不能取代现场设备，也不能代替ＰＬＣ／ＤＣＳ／ＩＰＣ等控制装置。不少人取了一个新名词“ＦＣＳ（现场总线控制系统）”，并说它取代ＤＣＳ／ＰＬＣ，是言过其实的。ＤＣＳ本身的概念就是分散控制系统，已够广义的了，至于，用什么来实现分散控制并没有规定，也不好规定，所以用ＰＬＣ连网也可构成ＤＣＳ。只不过一些定义“ＦＣＳ”的朋友强调了“ＦＣＳ实现了彻底的分散”，事实是，彻底的分散却变成了彻底的集中，因为实现系统功能所需的信息全部依赖总线来交换，总线的可靠性和总线上任一节点的可靠性决定了整个系统的命运。

（３）现场总线的成本大大提高了，每个传感器都要有单独的信号放大调理电路、Ａ／Ｄ转换、载波与通讯电路、电源部件及其它智能部件。要使这些成本低于一对普通导线，恐怕不太现实。

（４）现场总线的故障确定与排除也是很难的事，因为当总线上的某个节点出故障而封锁总线时，要确认是那个节点出故障是不容易的。只得一段一段一个一个的拔了，然后检查。

（５）说“ＦＣＳ”会取代ＤＣＳ和ＰＬＣ的人往往确实在工程上应用过，但仔细一看，原来多是些监测报警和简单控制。“ＦＣＳ”的论据是每个智能执行器自身可以具有控制装置（ＰＬＣ、ＩＰＣ、ＤＣＳ控制站）的能力。而事实上，像大型发电厂，大型化工／冶金等复杂控制系统，其控制逻辑是极其复杂的，其输入输出，输出与输出之间存在千丝万屡的关系，如何把这些任务进行分割分配给每个执行器是很难的。而合理的现场总线应用应是：传感器完成信号的数字化，并进行一些必要的预处理（如热电偶非线性补偿，传感器故障诊断），执行器完成后处理和动作，控制装置接收传感器的信号，进行统一运算，将运算结果送给执行器。

（６）现场总线由于所有信息均需通过总线串行交换，其实时性必然受到限制。选用现场总线时，在对电缆数量有要求的场合十分有意义，因为现场总线能大大减少电缆。而在机电设备、小型系统、重要安全的装置或系统以及２／３以上的被控量是短距离开关量信号时不宜用现场总线。

（７）未来的控制系统或装置是多种技术的复合应用，很难说谁能完全取代谁。

总之，工业自动化技术应用于各行各业，且技术的发展很大程度上受到市场规律和商业利益的制约。技术标准不单是一个技术规范，也是一个商业的妥协产物。现场总线不同于计算机网络。使用一种现场总线技术来满足所有行业的技术要求，恐怕有些勉强。为此，有人面向未来工厂自动化提出了“以太网＋ＴＣＰ／ＩＰ”的解决方案。无论怎样，现场总线将如何发展，作为从事本专业的人员，我们拭目以待。