现场总线纵横谈
> 作者：吴志扬
>日期：2002-03-12 17:50:00
摘要
本文分析了现场总线产生的原因，阐述了现场总线的概念、体系结构和特点，给出了现场总线的发展现状，提出了迎接现场总线这场自控领域的技术变革应采取的对策，并结合实例说明了现场总线具体开发应用方法。
关键词
现场总线；分布式体系结构；通讯协议；开放性；可互操作性；LonWorks
一、引言
现场总线在控制领域崭露头角不过最近几年，但其势头强劲，且有愈演愈烈之势。本文将从控制系统的发展历程角度探讨现场总线的成因，阐述其概念、体系结构和特点，分析发展现状，提出应对措施，并结合实例说明其开发应用方法。
二、现场总线的产生
控制系统的每一代发展都是针对上一代缺陷的解决方案。现场总线和现场总线控制系统的产生也不例外，其成因包括：
1. 模拟仪表控制系统：模拟信号精度低，易受干扰。
2. 集中式数字控制系统：对控制器处理能力和可靠性要求高。
3. 集散控制系统（DCS）：分布式控制思想受限于专有封闭的控制通讯网络，造价昂贵。
三、现场总线及现场总线控制系统
1、现场总线的概念
现场总线是将现场控制器和智能仪表设备互连的实时控制通讯网络，遵循 ISO 的 OSI 开放系统互连参考模型的全部或部分通讯协议。
2、现场总线与局域网的区别
| 特征 | 现场总线 | 局域网 |
|---|---|---|
| 功能 | 连接现场控制器和智能仪表设备 | 连接计算机和其他设备 |
| 传输数据 | 小批量控制数据 | 大批量文件数据 |
| 传输速率 | 较低（125 kbps - 2 Mbps） | 较高（10 Mbps - 1 Gbps） |
| 可靠性要求 | 要求高 | 要求较低|
| 实时性要求 | 要求高 | 要求较低 |
| 拓扑结构 | 多种拓扑（如总线、环形、星形） | 通常是星形或总线拓扑 |
四、现场总线的发展现状
40 多种现场总线标准，包括：
- CANopen
- DeviceNet
- Foundation Fieldbus
- LonWorks
- Profibus
- RS-485
五、迎接现场总线挑战的对策
1. 主动学习和掌握现场总线技术。
2. 谨慎选择现场总线标准，优先考虑开放性、可互操作性。
3. 与现场总线厂家积极合作，确保系统稳定可靠。
六、现场总线开发应用方法
以 LonWorks 标准为例：
1. 设备选型：选择符合 LonWorks 标准的控制器和仪表。
2. 网络拓扑设计：确定网络拓扑（如总线、环形、星形）。
3. 网络配置：配置网络参数（如节点地址、波特率）。
4. 编程：使用 LonWorks API 或开发工具编程节点。
5. 测试和调试：测试网络和设备的运行情况，排除故障。
七、结语
现场总线作为一种开放的、具可互操作性的分布式控制系统，有望成为 21 世纪控制系统的主流产品。掌握现场总线技术，积极应对其带来的变革，将为企业带来竞争优势。
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