現(xiàn)場總線是用于過程控制現(xiàn)場儀表與控制室之間的一個標(biāo)準(zhǔn)的、開放的、雙向的多站數(shù)字通信系統(tǒng)。隨著計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、集成電路技術(shù)的發(fā)展，以全數(shù)字式現(xiàn)場總線(FIELDBUS)為代表的互聯(lián)規(guī)范，正在迅猛發(fā)展和擴(kuò)大。由于采用現(xiàn)場總線將使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)安裝費用減少并且易于維護(hù);用戶可以自由選擇不同廠商、不同品牌的現(xiàn)場設(shè)備達(dá)到最佳的系統(tǒng)集成等一系列的優(yōu)點，現(xiàn)場總線技術(shù)正越來越受到人們的重視。近十幾年由于現(xiàn)場總線的國際標(biāo)準(zhǔn)不能建立，現(xiàn)場總線發(fā)展的種類較多，約有40余種：如德國西門子公司Siemens的ProfiBus，法國的FIP，英國的ERA，挪威的FINT，Echelon公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，CarloGarazzi公司的Dupline，丹麥ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI(ActraturSensorInterface)，MODBus，SDS，Arcnet，國際標(biāo)準(zhǔn)組織-基金會現(xiàn)場總線FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美國的DeviceNet與ControlNet等等。
現(xiàn)場總線的種類主要有：基金會現(xiàn)場總線FF;ProfiBus;WorldFIP;ControlNet/DeviveNet;CAN等。
1、基金會現(xiàn)場總線FF
現(xiàn)場總線基金會包含100多個成員單位，負(fù)責(zé)制訂一個綜合IEC/ISA標(biāo)準(zhǔn)的國際現(xiàn)場總線。它的前身是可互操作系統(tǒng)協(xié)議ISP(InterperableSystemProtocol)--基于德國的ProfiBis標(biāo)準(zhǔn)，和工廠儀表世界協(xié)議WORLD (WorldFactoryInstrumentationProtocol)--基于法國的FIP標(biāo)準(zhǔn)。ISP和WORLDFIP于1994年6月合并成立了現(xiàn)場總線基金會。基金會現(xiàn)場總線采用國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的開放化系統(tǒng)互聯(lián)OSI的簡化模型(1，2，7層)。另外增加了用戶層。
2、ProfiBus
ProfiBus自1984年開始研制現(xiàn)場總線產(chǎn)品，現(xiàn)以成為歐洲首屈一指的開放式現(xiàn)場總線系統(tǒng)，歐洲市場占有率大于40%，廣泛應(yīng)用于加工自動化、樓宇自動化、過程自動化、發(fā)電與輸配電等領(lǐng)域。1996年6月ProfiBus被采納為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170第二卷。PNO為其用戶組織，核心公司有：Siemens公司，E+H公司，Samson公司，Softing公司等。
ProfiBus技術(shù)特性：ProfiBus以ISO7498為基礎(chǔ)，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)OSI(OpenSystemInterconnection)作為參考模型，定義了物理傳輸特性，總線存取協(xié)議和應(yīng)用功能。ProfiBus家族包括ProfiBus-DP，ProfiBus-PA，ProfiBus-FMS。ProfiBus-DP(DecentralizedPeriphery)是一種高速和便宜的通信連接，用于自動控制系統(tǒng)和設(shè)備級分散的I/0之間進(jìn)行通信。ProfiBus-FMS(FieldBusMessageSpecification)用來解決車間級通用性通信任務(wù)。與LLI(LowerLayerInterface)構(gòu)成應(yīng)用層，F(xiàn)MS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強(qiáng)有力的通信服務(wù)，LLI協(xié)調(diào)了不同的通信關(guān)系并向FMS提供了不依賴設(shè)備訪問數(shù)據(jù)鏈層。ProfiBus-PA(ProcessAutomation)專為過程自動化而設(shè)計的，它可使傳感器和執(zhí)行器接在一根共用的總線上。根據(jù)IEC61158-2國際標(biāo)準(zhǔn)，ProfiBus-PA可用雙絞線供電技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的ProfiBus-DP協(xié)議和描述現(xiàn)場設(shè)備的PA行規(guī)。當(dāng)使用電纜耦合器，ProfiBus-PA裝置能很方便的連接到ProfiBus-DP網(wǎng)絡(luò)。
3、WorldFIP
WorldFIP協(xié)會成立于1987年3月，以法國CEGELEC、SCHNEIDER等公司為基礎(chǔ)開發(fā)了FIP(工廠儀表協(xié)議)現(xiàn)場總線系列產(chǎn)品。協(xié)會有100多個成員，產(chǎn)品在法國市場占有率大于60%，歐洲約25%。產(chǎn)品適用于發(fā)電與輸配電、加工自動化、鐵路運輸、地鐵和過程自動化等領(lǐng)域。1996年6月WorldFIP被采納為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170。WorldFIP是一個開放系統(tǒng)，不同系統(tǒng)、不同廠家生產(chǎn)的裝置都可以使用WorldFIP，應(yīng)用結(jié)構(gòu)可以是集中型、分散型和主站-從站型。WorldFIP現(xiàn)場總線構(gòu)成的系統(tǒng)可分為三級：過程級、控制級和監(jiān)控級，這樣用單一的WorldFIP總線就可以滿足過程控制、工廠制造加工系統(tǒng)和各種驅(qū)動系統(tǒng)的需要了。WorldFIP協(xié)議有物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層組成。應(yīng)用層定義為兩種：MPS定義和SubMMS定義。MPS是工廠周期/非周期服務(wù)，SubMMS是工廠報文的子集。物理層的作用能夠確保連接到總線上的裝置間進(jìn)行位信息的傳遞。介質(zhì)是屏蔽雙絞線或光纖。傳輸速度有31.25kb/s，1Mb/s和2.5Mb/s，標(biāo)準(zhǔn)速度是1Mb/s，使用光纖時最高可達(dá)5Mb/s。WorldFIP的幀有三部分組成，即幀起始定界符(FSS)，數(shù)據(jù)和檢驗字段，以及幀結(jié)束定界符。
應(yīng)用層服務(wù)有三個不同的組：BAAS(Bus Arbitrator Application Services)，MPS(Manufacturing Periodical / a Periodical Services)，SubMMS(Subset of Messaging Services)。MPS服務(wù)提供給用戶：本地讀/寫服務(wù)，遠(yuǎn)方讀/寫服務(wù)，參數(shù)傳輸/接收指示，使用信息的刷新等。處理單元通過WorldFIP的通信裝置(通信數(shù)據(jù)庫和通信芯片組成)掛到現(xiàn)場總線上。通信芯片包括通信控制器和線驅(qū)動，通信控制器有FIPIU2，F(xiàn)IPCO1，F(xiàn)ULLFIP2，MICROFIP等，線驅(qū)動器用于連接電纜(FIELDRIVE，CREOL)或光纖(FIPOPTIC/FIPOPTIC-TS)。通信數(shù)據(jù)庫用于在通信控制器和用戶應(yīng)用之間建立鏈接
4、ControlNet/DeviveNet
ControlNet的基礎(chǔ)技術(shù)是在RockwellAutomation企業(yè)于1995年10月公布。1997年7月成立了ControlNetInternational組織，Rockwell轉(zhuǎn)讓此項技術(shù)給該組織。組織成員有50多個如ABBRoboties，HoneywellInc.，YokogawaCorp.，ToshibaInternational，Procter&Gamble，OmronElectronicsInc.等。
傳統(tǒng)的工廠級的控制體系結(jié)構(gòu)有五層即工廠層、車間層、單元層、工作站層、設(shè)備層組成。而Rockwell自動化系統(tǒng)簡化為三層結(jié)構(gòu)模式：信息層(Ethernet以太網(wǎng))，控制層、設(shè)備層(DeviceNet設(shè)備網(wǎng))。ControlNet層常傳輸大量的I/O和對等通訊信息，具有確定性和可重復(fù)性的，緊密聯(lián)系控制器和I/O設(shè)備的要求。它具備如下特點：1)ControlNet在單根電纜上支持兩種類型的信息傳輸：有實時性的控制信息和I/O數(shù)據(jù)傳輸，無時間苛求的信息發(fā)送和程序上/下載;2)ControlNet技術(shù)采取了一種新的通信模式，以生產(chǎn)者/客戶模式取代了傳統(tǒng)的源/目的模式它不僅支持傳統(tǒng)的點對點通訊，而且允許同時向多個設(shè)備傳遞信息。生產(chǎn)者/客戶模式使用時間片算法保證各節(jié)點實現(xiàn)同步，從而提高了帶寬利用率;3)ControlNet使用同軸電纜可達(dá)6km，節(jié)點數(shù)99個，兩個節(jié)點間距離最長達(dá)1000m，48個節(jié)點距離可長達(dá)250m，采用光纖和中繼器后通訊距離可達(dá)幾十公里。ControlNet應(yīng)用于過程控制，自動化制造等領(lǐng)域。
5、CAN
CAN(ControllerAreaNetwork)稱為控制局域網(wǎng)，屬于總線式通訊網(wǎng)絡(luò)。CAN總線規(guī)范了任意兩個CAN節(jié)點之間的兼容性，包括電氣特性及數(shù)據(jù)解釋協(xié)議，CAN協(xié)議分為二層：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。物理層決定了實際位傳送過程中的電氣特性，在同一網(wǎng)絡(luò)中，所有節(jié)點的物理層必須保持一致，但可以采用不同方式的物理層。CAN的數(shù)據(jù)鏈路層功能包括幀組織形式，總線仲裁和檢錯、錯誤報告及處理，確認(rèn)哪個信息要發(fā)送的，確認(rèn)接收到的信息及為應(yīng)用層提供了接口。CAN網(wǎng)絡(luò)具有如下特點：CANBUS網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點均可在任意時刻主動向網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從。通訊靈活，可方便地構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)及分布式監(jiān)測、控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點可分成不同的優(yōu)先級以滿足不同的實時要求。采用非破壞性總線裁決技術(shù)，當(dāng)兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。具有點對點，一點對多點及全局廣播傳送接收數(shù)據(jù)的功能。通訊距離最遠(yuǎn)可達(dá)10KM/5KBPS，通訊速率最高可達(dá)1MBPS/40M。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)實際可達(dá)110個。每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個，這樣傳輸時間短，受干擾的概率低。每幀信息都有CRC校驗及其它檢錯措施，數(shù)據(jù)出錯率極低，可靠性極高.通訊介質(zhì)采用廉價的雙絞線即可，無特殊要求。在傳輸信息出錯嚴(yán)重時，節(jié)點可自動切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其它操作不受影響。
現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)
現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)有如下種類：
丹麥國家標(biāo)準(zhǔn)DSF21906：P-Net
德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245(1-2)：ProfiBus-FMS
德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245(3)：ProfiBus-DP
德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245(4)：ProfiBus-PA
法國國家標(biāo)準(zhǔn)FIPC46601-607：WorldFIP
日本JEMA標(biāo)準(zhǔn)CC-Link
美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANSI/NEMA以等同方式支持的ISA/IEC標(biāo)準(zhǔn)草案
1)ISA/IEC61158-1總論;
2)ISA/IEC61158-2物理層規(guī)范
3)ISA/IEC61158-3鏈路層服務(wù)定義1998/09/30未通過
4)ISA/IEC61158-4鏈路層規(guī)范;1998/09/30未通過
5)ISA/IEC61158-5應(yīng)用層服務(wù)定義;1998/09/30未通過
6)ISA/IEC61158-6應(yīng)用層規(guī)范;1998/09/30未通過
7)ISA/IEC61158-7管理系統(tǒng)
8)ISA/IEC61158-8一致性試驗
9)ISA/IEC61804過程控制模塊
歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170(CLC65CX)
-Net
iBus
ldFIP
,聯(lián)合王國(UK)IEC國家委員會提議
olNet,聯(lián)合王國(UK)IEC國家委員會提議
歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50254(CLC65CX)
1)ProfiBusDP
2)FIPDWF
3)Interbus
歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50295(CLCTC17B)
1)ASI
歐洲標(biāo)準(zhǔn)prEN50325
1)DeviceNet美國Rockwell
2)SDS美國Honeywell
國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898
1)德國CANbus;
2)美國DeviceNet;
3)特性接近ProfiBus;
國際標(biāo)準(zhǔn)IEC62026(IECSC65C)
1)ASI法國、德國
2)DeviceNet美國Rockwell
3)SDS美國Honeywell
（轉(zhuǎn)載）
