现场总线知识点汇总

现场总线知识点汇总

1. 现场总线定义：（1）国际电工委员会IEC61158标准定义，现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间数字式、串行、多点通信的数据总线。（2）应用在生产现场，在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信技术。

2. 现场总线技术是在20世纪80年代中期发展起来的，是计算机技术、通信技术、控制技术（即3C技术）发展汇集成的结合点，是信息技术、数字化、智能化网络发展到现场的结果。

2. 现场总线亦称为工业控制网络，已经成为控制网络技术的代名词。

3. 现场总线以测量控制设备作为网络节点，以双绞线等传输介质为纽带，把位于生产现场、具备了数字计算和数字通信能力的测量控制设备连接成网络系统，按公开、规范的通信协议，在多个测量控制设备之间、以及现场设备与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成适应各种应用需求的自动控制系统。（三要素：网络节点、传输介质、通信协议）

4. 与一般的电信网和一般的计算机网络相比，现场总线控制系统特别强调可靠性和实时性，现场总线的数据通信是以引发物质或能量的运动为最终目的。

5. 现场总线产生的背景和时代需求：

处于企业生产过程底层的测量自动化系统，由于设备之间采用传统的一对一连线，用电压、电流的模拟信号进行测量控制，或采用自成体系的封闭式的集散系统，难以实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换，使自动化系统成为“信息孤岛”。要实现整个企业的信息集成，要实施综合自动化，就要构建运行在生产现场、性能可靠、造价低廉的工厂底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间、以及生产现场与外界的信息交换。现场总线作为现场设备之间互联的控制网络，沟通了生产过程现场控制设备之间及其与更高控制管理层网络之间的联系，为彻底打破自动化系统的信息孤岛僵局创造了条件。

6. 工业自动控制系统历史

（1）20世纪50年代，模拟仪表控制系统（ACS）；

（2）20世纪60年代，直接数字控制系统（DDC）；

（3）20世纪70年代，集散控制系统（DCS）；

（4）20世纪90年代，现场总线控制系统（FCS）。

7. FCS特点：

1）FCS的信号传输实现了全数字化

2）FCS系统结构是全分散式

3）FCS的现场设备具有互操作性

4）FCS的技术和标准实现了全开放

5）FCS的环境适应性与总线供电

8.集散控制系统的不足：

从结构上看，在系统的一个局部，或者子系统，基本上还是集中式控制，系统分散得不够彻底，集中式控制系统存在的问题没有从根本上得到解决。现场仍采用模拟信号，电缆较多，成本较高。各公司的DCS各有各的标准，不能实现互联。

9. 现场总线的发展现状：

国际电工委员会/国际标准协会（IEC/ISA）自1984年起现场总线标准工作，但统一的标准至今仍未完成。

1）技术原因。目前尚没有一种现场总线对所有应用领域在技术上都是最优的。

2）利益驱动。导致自动化行业形成多种总线技术标准并存现状。现场总线的国际标准一直未能统一，真正实现开放性远未达到。将以太网应用于工业自动控制系统的呼声越来越高，

也就是使得控制和管理系统中的信息无缝衔接，真正实现“一网到底”。工业以太网技术有望解决这一问题

10. 诞生于不同领域的总线技术往往对这一特定的领域的适用性就好一些。

❖PROFIBUS适合于工厂自动化

❖CAN适用于汽车工业

❖FF总线适用于过程控制

❖LonWorks适用于楼宇自动化

❖SwiftNet适用于飞机制造

❖P-NET适用于农业

11. 现场总线国际标准

1）ISO11898和ISO11519

❖ISO11898：道路交通工具（Road Vehicle）——数字信息交换（Interchange of digital information）－用于高速通信（For high-speed communication）的控制器局域网（CAN）；

❖ISO11519：低速CAN和VAN的标准。

2）IEC61158 ：FF H1 、ControlNet、 PROFIBUS 、P-NET 、FF HSE、 SwiftNet 、WorldFIP、Interbus。

3）IEC62026：DeviceNet、AS-i

IEC62026为低压开关设备和控制设备的现场总线。

12. 工业以太网定义

❖应用于工业自动化领域的以太网技术

❖以太网（Ethernet）由Xerox、DEC、Intel联合推出的局域网物理层与数据链路层规范。电子电气工程师协会在此基础上制定了局域网标准IEEE802.3，已成为信息网络的实际标准。

❖工业以太网一般是指技术上与商用以太网兼容，但在产品设计、材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等方面能满足工业现场的需要。

13. 工业以太网的优势

1）应用广泛

2）成本低廉

3）通信速率高

4）软硬件资源丰富

5）可持续发展能力强

6）易于实现管控一体化

14. 工业以太网存在的不足

1）实时性问题

2）可靠性问题

3）安全性问题

4）总线供电问题

15. 本质安全：指通过设计等手段使生产设备或生产系统本身具有安全性，即使在误操作或发生故障的情况下也不会造成事故的功能。

16. 现场总线特点：5个特点（见教材2~3页）

17. 现场总线的优点：5个优点（见教材3页）

18. 互操作性和互用性的定义（见教材2页）