十种类型现场总线的体系结构【精选】
几种现场总线介绍
现场总线百科名片现场总线结构图现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络，也称现场网络。
也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。
原来这些机器间的主体配线是ON/OFF、接点信号和模拟信号，通过通讯的数字化，使时间分割、多重化、多点化成为可能，从而实现高性能化、高可靠化、保养简便化、节省配线（配线的共享）。
现场总线简介 它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。
按照IEC的解释 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装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。
简单说，现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输。
定义 是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。
主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。
主要用于 制造业、流程工业、交通、楼宇、电力等方面的自动化系统中。
典型的现场总线技术 2003年4月，IEC61158 Ed.3现场总线标准第3版正式成为国际标准，规定10种类型的现场总线。
Type 1 TS61158现场总线 Type 2 ControlNet和Ethernet/IP现场总线 Type 3 Profibus现场总线 Type 4 P-NET现场总线 Type 5 FF HSE现场总线 Type 6 SwiftNet现场总线 Type 7 World FIP现场总线 Type 8 Interbus现场总线 Type 9 FF H1现场总线 Type 10 PROFInet现场总线现场总线的特点及优点 (1) 全数字化通信 (2) 开放型的互联网络 (3) 互可操作性与互用性 (4) 现场设备的智能化 (5) 系统结构的高度分散性 (6) 对现场环境的适应性现场总线的特点 现场控制设备具有通信功能，便于构成工厂底层控制网络。
现场总线种类及标准介绍
现场总线种类及标准介绍现场总线是用于过程控制现场仪表与控制室之间的一个标准的、开放的、双向的多站数字通信系统。
随着计算机技术、通讯技术、集成电路技术的发展，以全数字式现场总线（FIELDBUS）为代表的互联规范，正在迅猛发展和扩大。
由于采用现场总线将使控制系统结构简单，系统安装费用减少并且易于维护；用户可以自由选择不同厂商、不同品牌的现场设备达到最佳的系统集成等一系列的优点，现场总线技术正越来越受到人们的重视。
近十几年由于现场总线的国际标准不能建立，现场总线发展的种类较多，约有40余种：如德国西门子公司Siemens的ProfiBus，法国的FIP，英国的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，丹麦ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI （ActraturSensorInterface），MODBus，SDS，Arcnet，国际标准组织-基金会现场总线FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美国的DeviceNet 与ControlNet等等。
现场总线的种类主要有：基金会现场总线FF；ProfiBus；WorldFIP；ControlNet/DeviveNet；CAN等1、基金会现场总线FF现场总线基金会包含100多个成员单位，负责制订一个综合IEC/ISA标准的国际现场总线。
它的前身是可互操作系统协议ISPInterperableSystemProtocol）--基于德国的ProfiBis标准，和工厂仪表世界协议WORLD （WorldFactoryInstrumentationProtocol）--基于法国的FIP标准。
ISP和WORLDFIP于1994年6月合并成立了现场总线基金会。
其他几种现场总线详细介绍
10.8 SwiftNet
1.应用和协议结构SwiftNet是SHIPSTAR协会应波音公司的要求开发的一种现场总线。它主要用于航空和航天等领域。结构简单、实时性高的总线，它的ISO/OSI参考模型只有物理层和数据链路层，没有定义应用层。
2.特点SwiftNet有着很高的扫描频率，是一种同步现场总线。SwiftNet将总线上所有节点的局域时间锁定，以实现报警同步，并可杜绝差拍所引起的伪信号。总线时间同步也将有效减少随机因素对总线的影响。SwiftNet允许模拟I/O和离散I/O以非常高速度共享一条总线。
3)设备可互换性。 4)DeviceNet网络上的设备可以随时连接或断开 5)DeviceNel网络上的设备安装比传统的I/O布线更加节省费用 6)利用RS Network for DeviceNet软件对网络上的设备进行配置、测试和管理。
2.DeviceNet总线的组织机构
“开放式设备网络供货商协会” （Open DeviceNet Vendor Association） ，简称 “ODVA” 。一个独立组织，管理DeviceNet技术规范，促进DeviceNet在全球的推广与应用。ODVA实行会员制：供货商会员 (Vendor Member)和分销商会员 (Distributor Member)。
（2）强大的诊断功能是INTERBUS区别于其他总线所独有的。详细的故障信息 (故障地址、故障类型和故障历史记录)，诊断寄存器提供了用户程序处理故障信息的工具。特别是:准确的故障地址为快速排除故障提供了保障。故障历史记录为排除难于把握的随机干扰提供了可能。（3）强大的诊断功能同时也保证了方便的可维护性。
1. HART的通信模型 物理层、数据链路层和应用层（1）物理层物理层采用FSK(Frequency Shift Keying)技术，在4-20mA模拟信号上叠加一个频率信号。（2）数据链路层用于按HART通信协议规则建立HART信息格式。信息构成数据字节结构
现场总线技术
INTERBUS
• 支持单位:PhoenixContact公司、INTERBUS用 户协会和行业标准化协会(INTERBUS-CLUB)
• 标准:IEC61158;IEC61784; EN50254;DIN19258。
• 应用领域:工业控制，用于PLC、IPC等现场设备 的连接。汽车制造、生产线、食品工业、煤矿输 送线、合成纤维、自来水厂。
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现场总线系统安全规范
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功能块与设备描述规范
• 现场设备信息格式及功能描述规范 称为”行规”(Profile), 行规可有效 实现各种现场设备应用层互联。
• 功能块的应用 • 功能块的结构
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现场总线的标准化
•现场总线标准化情况——多标准并存 现场总线国际标准IEC61158中采用的8 种类型，以及其他一些现场总线，如 Lonworks等，将在今后一段时间内共 同发展，并相互竞争相互取长补短。 此外；国际跨国公司除了从事他们所 支持的现场总线技术的研究与开发， 还兼顾其他总线的应用。
·用于连接现场仪表，可本质安全防爆; ·可通过耦合器与Profibus-DP相连;
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Profibus-FMS
• Profibus-FMS 支 持 单 位 : 西 门 子 公 司 Profibus国际组织(PI)，我国有用户组 织或专业委员会(CPO)。
• 标准:IEC61158; IEC61784; DIN19245;EN50170。
• 现场总线控制系统是建立在现场总线技术基础 上的网络结构扁平化，具有开放性、可互操作 性、常规控制功能彻底分散、有统一的控制策 略组态方法的新一代的分散型控制系统。
现场总线控制
之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。
第2版（Ed2.0）IEC61158-2用于工业控制系统中的现场总线 标准——第2部分：物理层规范（Physical Layer Specification）与 服务定义（Server definition）又进一步指出：
其特点是开放性、互操作性及分散ห้องสมุดไป่ตู้制等。
通信数据信息长，最大传输距离根据采用通信媒体的不同 而变化。传输时间较长，传输数据类型较多。支持本安回 路。
有基金会现场总线(FF)、Profibus-PA总线、World-FIP现 场总线、HART总线和LON总线等。其中，HART总线是 过渡性的现场总线。
现场总线是一种用于底层工业控制和测量设备，如变送器（ transducers ） 、 执 行 器 （ actuators ） 和 本 地 控 制 器 （ local controllers）之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。
➢现场总线在技术上的产生
现场总线是当今3C技术，即通信（Communication）、计算机（ Computer）、控制（Control）技术发展的结合点。
路由器（网络互联设备）； ➢ 其他现场总线设备（HMI）。
二、与传统的系统相比，现场总线系统有以下特点： （1）现场通信网络——特点1
现场总线将通信线（总线电缆）延伸到工业现场（制造或过程区 域），或总线电缆就是直接安装在工业现场的；
现场总线完全适应于工业现场环境，因为它就是为此而设计的。
（2）数字通信网络 ——特点2
现场底层的变送器／传感器、执行器、控制器之间的信号传输均 用数字信号；
中／上层的控制器、监控／监视计算机等设备之间的数据传送均 用数字信号；
现场总线控制系统的架构
现场总线控制系统的架构现场总线具有高可靠性、系统稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快、系统安全符合环境保护要求、造价低廉和系统维护成本低等特点。
现场总线控制系统(Fieldbus Control System，FCS)利用现场总线技术，构成了一个开放式、全分布式、可扩展的网络控制系统。
其控制过程直接面向现场，现场各智能节点相互独立，又可相互组态。
传统的集散控制系统在现场控制站这一级仍然是一个集中式结构。
应用现场总线技术，必将打破原有控制器的概念，带来集散控制系统体系结构上的变化，使之进一步分散化。
在具有集中结构的现场控制站这一层，采用现场总线技术，将智能I/O 模块、智能传感器、智能执行器以及各种智能化电子设备连接起来，构成延伸到现场仪表这一级的分布式控制站，即把原有的集中式现场控制站变成分布式现场控制站，也就是在传统集散控制系统网络的底层再引入一层现场总线网络，其结构示意图如图1 所示。
一种在原有集散控制系统上采用LonWorks 现场总线的建筑设备自动化系统未来发展的示意图如图2 所示。
图中标准为原有的分散系统，使用BACnet 协议，以利于实现多种供应商有不同类型的子系统之间的通信并交换信息把具有控制功能的各个岛连成一个整体。
新增的现场总线技术使用LonTalk 协议，把控制功能分散到现场仪表级，标准LAN 与现场总线之间以路由器相联。
这样，BACnet和LonMark 两项标准互相补充、互为依托，构成一个完全分散的、真正开放的建筑设备自动化系统。
完全分散化的效果是十分明显的，智能控制单元嵌入到设备内部，控制范围缩小到某一检测点或某一回路，一个智能单元出现故障如同过去一只变送器出现故障一样，加之取代传统仪表的智能单元随时处于自诊断状态下，能够及时发现故障并报警在事态未扩大之前就能得到及时处理，可以把事故消灭在萌芽状态。
退一步说，即使上位机出现了故障，由于智能单元本身具有独立的控制功能和通信功能。
现场总线有哪些-现场总线种类
现场总线有哪些-现场总线种类————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：现场总线有哪些?现场总线种类现场总线是应用在生产现场与微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点通信的系统也称为开放式．全数字化．多点通信的底层控制网络。
现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的层控制网络。
现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自具有了数字计算和数字通讯能力，采用可进行简单连接的双绞线等为总线，把多个测量控制仪表连接成网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。
现场总线是20世纪80年代中期在国际上发展起来的。
随着微处理器与计算机功能的不断增强和价格的降低，计算机与计算机网络系统得到迅速发展。
现场总线可实现整个企业的信息集成，实施综合自动化，形成工厂底层网络，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。
为什么要用现场总线？我们通过对现场总线在不同情况下不同机构和不同的人公认的对现场总线的本质体现中了解；1)中现场通信网络用于过程自动化和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络。
现场设备互联依据实际需要使用不同的传输介质把不同的现场设备或者现场仪表相互关联。
互操作性用户可以根据自身的需求选择不同厂家或不同型号的产品构成所需的控制回路，从而可以自由地集成FCS。
2)分散功能块FCS 废弃了dcs 的输入/输出单元和控制站, 把DCS 控制站的功能块分散地分配给现场仪表, 从而构成虚拟控制站，彻底地实现了分散控制。
3)通信线供电通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量, 这种方式提供用于本质安全环境的低功耗现场仪表, 与其配套的还有安全栅。
工业领域流行的九大现场总线
工控领域最流行的九大现场总线发布时间：2012-7-27 22:00 发布者：1770309616关键词：现场总线, 工业以太网, 工业通信现场总线（Fieldbus）是20世纪80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于现场总线技术过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。
它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。
它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。
这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。
国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。
现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点：具有一定的时间确定性和较高的实时性要求，还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。
由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。
一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。
人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代。
现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统，一方面，突破了DCS系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。
可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。
现场总线技术展望与发展趋势现场总线技术的发展应体现为两个方面：一个是低速现场总线领域的继续发展和完善；另一个是高速现场总线技术的发展。
1.2.2 现场总线控制系统的体系结构
（3）节约维护开销 由于现场控制设备具有自诊断与简单故障处理的 能力，并通过数字通信将相关的诊断维护信息送 往控制室，用户可以查询所有设备的运行，诊断 维护信息，以便早期分析故障原因并快速排除， 缩短了维护停工时间，同时由于系统结构简化、 连线简单而减少了维护工作量。 （4）用户具有高度的系统集成主动权 用户可以自由选择不同厂商所提供的设备来集成 系统。 （5）提高了系统的准确性与可靠性 由于现场总线设备的智能化、数字化，与模拟信 号相比，它从根本上提高了测量与控制的准确度， 减少了传送误差。
是美国通用汽车公司(GM)提 出的一种用于制造自动化的 局域网协议。
网络的骨干
1.2.2 现场总线控制系统的体系结构
远程访问路由设备 显示工 作站
与三层网 络 相连
上位机：监控
信 息 量 减 少
控制、网关 条形码识别器 ：输入设备
图3 罗克韦尔推出的现场总线控制系统
智能速度控制器 ：执行器
1.2.2 现场总线控制系统的体系结构
现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一， 被誉为自动化领域的计算机局域网。 它作为工业数据通信网络的基础，沟通了生产过 程现场级控制设备之间及其与更高控制管理层之 间的联系。 它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、 新型全分布式控制系统。这项以智能传感、控制、 计算机、数据通信为主要内容的综合技术，已受 到世界范围的关注而成为自动化技术发展的热点， 并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。
1.1.5 现场总线的现状
国际电工技术委员会/国际标准协会（IEC/ISA） 自1984年起着手现场总线标准工作，但统一的标 准至今仍未完成。 1．多种总线共存 现场总线国际标准IEC61158中采用了8种协议类 型，以及其他一些现场总线。每种总线都有其产 生的背景和应用领域。
常用现场总线种类介绍
常用现场总线种类介绍现场总线是一种用于工业现场的数字通讯网络，它可以连接各种智能设备，如传感器、控制器、执行器等，实现数据交换和控制功能。
现场总线有很多种类型，根据不同的应用领域、通讯协议和物理层标准，可以分为以下几类FF现场总线：一种专门用于过程自动化的现场总线，采用面向内容的编址方案和非破坏性的仲裁机制，支持多主站和分布式控制。
LonWorks现场总线：一种基于神经元芯片的分布式智能控制网络，最初用于楼宇自动化，后来扩展到工业自动化、数据采集、SCADA系统等领域。
Profibus现场总线：一种德国推出的现场总线标准，包括DP型、FMS 型和PA型三种子类型，分别适用于加工自动化、一般自动化和过程自动化。
CAN总线：一种最早用于汽车电子控制系统的现场总线，具有高速、高可靠、高性价比的特点，后来应用到工业自动化、医疗设备、航空航天等领域。
Devicenet：一种基于CAN技术的低成本、高性能的通讯网络，可以将各种工业设备连接到网络上，消除了硬接线的成本和复杂度，提供了设备级诊断功能。
HART总线：一种兼容4~20mA模拟信号的数字通讯标准，采用FSK频移键控信号，在模拟信号上叠加数字信号进行双向通讯，数据传输率为1.2kbps。
— 1 —CC-Link现场总线：一种由三菱电机为主导推出的现场总线，可以将控制和信息数据同时以10Mbit/s高速传送至现场网络，具有性能卓越、使用简单、应用广泛、节省成本等优点。
P-NET现场总线：一种由丹麦公司开发的现场总线，采用多重主站和多重网络结构，支持多重通信方式，适用于过程自动化、制造业自动化等领域。
WorldFIP现场总线：一种法国推出的现场总线，采用单一总线结构来适应不同应用领域的需求，不同应用领域采用不同的总线速率，支持多种通信方式和双总线结构。
— 2 —。
现场总线控制系统
第7章 现场总线控制系统
思考题与习题
1.现场总线的定义是什么？
2.现场总线有哪些技术特点？
3. 现场总线与以往的模拟式控制系统、数字式控 制系统及集散式控制系统相比有哪些优越性？ 4. 从现场总线的发展中了解仪表控制系统经过哪 几个阶段？体会现场总线技术的实质精髓是什 么？
第7章 现场总线控制系统
思考题与习题
5.基金会现场总线分为哪两种？试分析基金会现场 总线技术的通信模型。
6.试解释通信系统的一些基本术语。
7.工业通信网络有几种拓扑结构？ 8.简述Delta V系统的构成及技术特点。
技能点：
●能够根据配置现场设备计算单根总线电缆长度 ●结合实例学习Delta V系统的组态 ●结合实例掌握现场总线回路的测试
第7章 现场总线控制系统
7.1
7.1.1
现场总线是将自动化系统最底层的 现场控制器和现场智能仪表设备互 现场总线的基本概念 连的实时控制通信网络。
现场总线概述
现场总线控制系统（ FCS ）实现将自动化 系统现场控制装置与现场智能仪表互连 的实时网络控制系统。
企业管理层
1.操作系统 2.网络管理软件 3.通信软件 4.组态软件
(数据网络)
过程监控层 (数据网络)
现场控制层 (控制网络)
图7.1 现场总线控制系统体系结构
第7章 现场总线控制系统
7.3
Dleta V现场总线控制系统简介
7.3.1 系统概述
➢ Delta V 系统是 Fisher-Rosemount 公司依据现场总 线FF标准设计出的兼容现场总线功能的全新控制系统.
3.组态过程
4.现场总线回路的测试
本章小结
第7章 现场总线控制系统
常见九大现场总线全解析
常见九大现场总线全解析内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.目前国际上有40多种现场总线，但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面，按其传输数据的大小可分为3类：传感器总线（sensorbus），属于位传输；设备总线（devicebus），属于字节传输；现场总线，属于数据流传输。
什么是现场总线？现场总线（Fieldbus）是20世纪80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于现场总线技术过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。
它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。
它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。
这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。
现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点：具有一定的时间确定性和较高的实时性要求，还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。
由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。
目前国际上有40多种现场总线，但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面，按其传输数据的大小可分为3类：传感器总线（sensorbus），属于位传输；设备总线（devicebus），属于字节传输；现场总线，属于数据流传输。
下面让我一起去认识主要的几种总线。
一、FF现场总线FF现场总线基金会是由WORLDFIPNA(北美部分，不包括欧洲)和ISPFoundation于1994年6月联合成立的，它是一个国际性的组织，其目标是建立单一的、开放的、可互操作的现场总线国际标准。
现场总线
集散控制系统1、★实质:是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。
它是计算机技术、通信技术、控制技术和CRT显示技术（简称4C技术）相互渗透发展的产物。
采用危险分散、控制分散，而操作和管理集中的基本实际思想。
2、★组成部分:集中管理部分、分散控制检测部分和通信部分。
集中管理部分:运行员操作站、工程师操作站和管理计算机；分散控制检测部分按功能分:控制站、检测站；通信部分用于完成控制指令及各种信息的传递和数据资源的共享。
3、体系分层:（自上而下按功能四类)：现场控制级、过程装置控制级、车间操作管理级、调度管理级、全厂优化。
4、★体系结构：自上而下分别是：现场级、控制级、监控级和管理级。
（功能，特征）现场级：设备一般位于被控生产过程设备的附近。
典型的是各类传感器、变送器和执行器。
将物理量转变为电信号。
信息传递方式有三种：4~20mA模拟量传输方式；现场总线全数字量传输方式；混合传输方式。
控制级：由过程控制站和数据采集站构成。
监控级：主要有运行员操作站、工程师操作站和计算站。
运行员操作站是运行员于集散控制系统相互交换信息的人机接口设备。
运行人员通过运行员操作站来监视和控制整个生产过程。
管理级：属于厂级，分为实时监控和日常管理。
5、★特点：适应性和扩展性；控制能力；人机联系手段；可靠性。
6、通信的特点：快速实时响应能力；具有极高的可靠性；适应恶劣的工业环境现场。
7、硬件结构：常见的硬件配置包括：工程师站的选择（包括机型、CRT显示器尺寸、内存、硬盘、打印机等）；操作员站的选择（包括操作员站的个数和操作员站的配置，如CRT显示器尺寸及是否双屏、主机型号、内存配置、磁盘容量的配置、打印机的台数和型号等）；现场控制站的配置（包括现场控制站的个数、地域分每个现场控制站中所配置的各种模块的种类及块数、电源的选择等）。
8、★其系统软件：是一组支持开发、生成、测试、运行和维护程序的工具软件，它与一般应用对象无关。
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十种类型现场总线的体系结构目录综述 (2)1 Type1 TS61158 现场总线 (2)2 Type2 ControlNet和Ethernet/IP现场总线 (3)3 Type3 Profibus 现场总线 (4)4 Type4 P-NET现场总线 (5)5 Tpye5 FF HSE现场总线 (5)6 Type6 SwiftNet现场总线 (6)7 Type7 WorldFIP现场总线 (7)8 Type8 INTERBUS现场总线 (8)9 Type9 FF H1现场总线 (10)10 Type10 PROFI net现场总线 (10)综述按照国际电工委员会IEC/SC65C的定义，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的数字式、串行和多点通信的数据总线称为现场总线。
根据使用场合和用途不同，现场总线又分为H1低速现场总线和H2高速现场总线。
IEC/SC65C最初定义H1总线为用于制造或过程区域的、通过两根传输线向现场装置供电的低速串行总线，H2总线为无需解决两线制供电，用于装置间传送信息的高速串行总线。
H1和H2总线相辅相成构成了完整的工业自动化系统信息通信网络。
经过长达15年的争论，IEC61158用于工业控制系统的现场总线国际标准于2000年初终于获得通过，现场总线之争逐渐随之退潮，IEC/SC65C/WG6现场总线标准委员会到此也完成了历史使命。
为了进一步完善IEC61158标准，IEC/SC65C成立了MT9现场总线修订小组，继续这方面的工作。
MT9工作组在原来8种类型现场总线的基础上不断完善扩充，于2001年8月制定出由10种类型现场总线组成的第三版现场总线标准，它们是：Type1 TS61158 现场总线、Type2 ControlNet 和Ethernet/IP 现场总线、Type3 Profibus现场总线、Type4 P-NET现场总线、Type5 FF HSE现场总线、Type6 Swift-Net 现场总线、Type7 WorldFIP现场总线、Type8 INTERBUS现场总线、Type9 FF H1现场总线以及Type10 PROFInet现场总线，该标准于2003年4月成为正式国际标准。
限于篇幅，本文对10种类型总线做概要论述，并简单综述上述总线近三年来的最新进展。
1 Type1 TS61158 现场总线Type1 现场总线标准由以下部分构成：•PhL：IEC61158-2：1993标准的超集（Superset）；•Foundation Fieldbus的超集；•WorldFIP的功能超集；•DLL：IEC TS61158-3，TS61158-4；•Foundation Fieldbus的超集；•WorldFIP的功能超集；•AL：IEC TS61158-5，TS61158-6。
1998年之前，IEC/SC65C只推荐一种类型的现场总线，该总线主要采纳Foundation Fieldbus总线和WorldFIP总线基本技术，并严格按照IEC定义制定现场总线标准，由于各种原因，经过多轮投票未获通过，只能按规定成为技术报告TS61158，以此为基础形成了现在的Type1现场总线。
国际电工委员会推荐的通用现场总线网络结构如图1所示，从图中可以看出现场总线系统可以支持各种工业领域的信息处理、监视和控制系统，用于过程控制传感器、执行器和本地控制器之间的低级通信，可以与工厂自动化的PLC实现互连。
在这里，H1现场总线主要用于现场级，其速率为31.25Kbps，负责两线制向现场仪表供电，并能支持带总线供电设备的本质安全；H2现场总线主要面向过程控制级、监控管理级和高速工厂自动化的应用，其速率为1Mbps，2.5Mbps和100Mbps。
图1 通用现场总线网络结构2 Type2 ControlNet和Ethernet/IP现场总线由ControlNet International(CI)组织负责制定的Type2现场总线标准由以下部分组成：•PhL和DLL：ControlNet；•AL：Control Net和Ethernet/IP。
Type2现场总线系统体系结构如图2所示。
ControlNet采用一种新的通信模式，即生产者/客户（Producer/Consumer）模式，这种模式允许网络上的所有节点，同时从单个数据源存取相同的数据，其主要特点是增强了系统的功能，提高了效率和实现精确的同步。
网络的媒体送取，通过限制时间存取算法来控制，即采用并行时间域多路存取（CTDMA）方法，在每个网络刷新间隔（NUI）内调节节点的传送信息机会。
图2 Type2 现场总线系统体系结构Ethernet/IP以太网工业协议是一种开放的工业网络，它使用有源星形拓扑结构，可以将10Mbps 和100Mbps产品混合使用。
该协议在TCP/UDP/IP之上附加控制和信息协议（CIP），提供一个公共的应用层。
CIP的控制部分用于实时I/O报文，其信息部分用于报文交换。
ControlNet和Ethernet/IP 都使用该协议通信，分享相同的对象库、对象和设备行规，使得多个供应商的设备能在上述整个网络中实现即插即用。
对象的定义是严格的，在同一种网络上支持实时报文、组态和诊断。
为了提高工业以太网的实时性能，ODVA（开放的DeviceNet供应商协会）于2003年8月公布了IEEE1588“用于Ethernet/IP实时控制应用的时钟同步”标准。
3 Type3 Profibus 现场总线Type3 现场总线得到Profibus用户组织PNO的支持，德国西门子公司则是Profibus产品的主要供应商。
Profibus系列由三个兼容部分组成，即Profibus-DP、Profibus-FMS和Profibus-PA三条总线构成。
为了提高Profibus总线性能，近几年PNO推出了新版本的Profibus-DP-V1和Profibus-DP-V2，同时逐步取消Profibus-FMS总线。
扩展的Profibus-DP现场总线体系结构如图3所示，Profibus-DP 特别适用于设备级自动控制系统与分散I/O之间高速通信。
Profibus-PA专为过程自动化设计，它能够将变送器和执行器连接到一根公共总线，使用两根线就可以完成供电和数据通信，并能实现本质安全性能。
以此为基础，扩展的DP功能DPV1进一步完善了Profibus-PA功能；DPV2解决了从站之间的通信与时间同步等重大问题。
图3 Type3 Profibus现场总线体系结构Profibus-DPV1主要是增加了非循环服务，并扩大了与2类主站的通信。
众所周知，Profibus-DP 性能的特征是在循环连接（Mscy-C1）的基础上应用数据交换服务，实现一个主站和一系列从站之间集中的数据交换。
1类主站指PLC、PC或控制器。
2类主站指操作员站和编程器等。
DPV1扩展了上述功能，在已有的Mscy-C1连接基础上，增加了非循环服务，利用新的服务可以对从站中任何数据组进行读写。
过去，2类主站只能利用DP从站的无连接服务，现在则可通过面向连接的通信对数组进行非循环读写，同时为进入因特网通信扩充了功能。
Profibus-DPV2可以实现循环通信、非循环通信以及从站之间的通信。
由于从站之间可直接通信，通信时间缩短1个DP总线周期和主站周期，从而使反应时间缩短60%至90%，同时建立了等时间间隔的总线循环周期，其时间偏差小于1μs，即适用于高精度定位控制，又可实现闭环控制。
DPV2可根据不同的应用需要开发专用行规（profile），如用于运动控制的ProfiDrive和用于联锁保护的ProfiSafe等。
4 Type4 P-NET现场总线P-NET现场总线由丹麦Process-Data Sikebory Aps公司从1983年开始开发，主要应用于啤酒、食品、农业和饲养业，它得到P-NET用户组织的支持，在现场大约有5000多个应用系统。
图4 Type4 P-NET现场总线体系结构P-NET现场总线是一种多主站、多网络系统，图4给出了P-NET系统的体系结构。
总线采用分段结构，每个总线分段上可以连接多个主站，主站之间通过接口能够实现网上互连，它允许在几个总线区直接寻址，无需递阶网络结构。
该总线通信协议包括1、2、3、4和7层，并利用信道机构定义用户层。
通信采用虚拟令牌（virtual token）传递方式，主站发送一个请求，被寻址的从站在390μs内立即返回一个响应，只有存放到从站内存中的数据才可被访问。
每个站节点都含有一个通用的单芯片微处理机，配套的2KB EPROM不仅可用作通信，而且可用于测量、标定、转换和应用功能。
P-NET 接口芯片执行数据链路层的所有功能，第3层和第4层的功能由宿主处理器中的软件解决。
该总线物理层基于RS-485标准，使用屏蔽双绞线电缆，传输距离1.2km，应用NRZ编码异步传输。
5 Tpye5 FF HSE现场总线1998年，美国Fieldbus Foundation（FF）基金会决定采用高速以太网（High Speed Ethernet，HSE）技术开发H2现场总线，作为现场总线控制系统控制级以上通信网络的主干网，它与H1现场总线整合构成信息集成开放的体系结构，图5给出了系统结构。
HSE网络遵循标准的以太网规范，并根据过程控制的需要适当增加了一些功能，但这些增加的功能可以在标准的Ethernet结构框架内无缝地进行操作，因而FF HSE总线可以使用当前流行的商用（COTS）以太网设备。
100Mbps以太网拓扑是采用交换机形成星形连接，这种交换机具有防火墙功能，以阻断特殊类型的信息出入网络。
HSE使用标准的IEEE802.3信号传输，标准的Ethernet接线和通信媒体。
设备和交换机之间距离，使用双绞线为100米，光缆可达2千米。
HSE使用连接装置（LD）连接H1子系统，LD执行网桥功能，它允许就地连在H1网络上的各现场设备，以完成点对点对等通信。
HSE支持冗余通信，网络上的任何设备都能作冗余配置。
FF HSE的1~4层由现有的以太网、TCP/IP和IEEE标准所定义，HSE和H1使用同样的用户层，现场总线信息规范（FMS）在H1中定义了服务接口，现场设备访问代理（FDA）为HSE提供接口。
用户层规定功能模块、设备描述（DD）、功能文件（CF）以及系统管理（SM）。
FF规范21种功能模块供基本的和先进的过程控制使用。
FF还规定了新的柔性功能模块（FFB），用以进行复杂的批处理和混合控制应用，FFB支持数据采集的监控，子系统接口、事件顺序、多路数据采集、PLC和其他协议通信的网间连接器。