浅谈现场总线技术

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浅谈现场总线技术

邹玉东

(贞元(集团)有限责任公司，河南安阳455000)

啃要】本文对现场总线进行了简要综述，介绍了FF、Profi bus等影响较大的现场总线的发展动态，论述了现场总线在中国的发展状况及未来现场总线应用的热点。

陕键闭现场总线；发展；应用

1引言

能在工业现场环境运行、能形成现场的底层网络并完成现场自动化设备之间的多点通信、造价低廉的现场总线控制系统，实质是一种开放的、具有互操作性的、彻底分散的分布式控制系统，已成为21世纪控制系统的主流

2现场总线的发展现状

现场总线国际标准I E C61158中采用了8种协议类型。标准通过以来的几年中，现场总线技术的发展呈现出了以下特点。

21市场竞争更加激烈

虽然标准已经制定了，但它包含的种类繁多，用户有了更多的选择，各种总线为了争取更多的用户，纷纷加强各自产品开发及市场开发，另外，没有成为国际标准的总线并未退出竞争，而是更加积极的参与竞争，扩大市场，例如：Lonw or ks总线、CC2L i nk总线。

22通信介质的使用趋于多祥化

标准制定之前，采用电缆以外的传输介质的应用实例并不多，在现场总线标准通过后，采用电缆以外传输介质的应用实例逐渐增多，例如P r of i bus在无线网络中的应用，光纤媒介在CA N总线中的应用。

23网关产品的激增

目前，在～个较大的工业控制系统中，采用不同种总线的产品已经非常普遍，为了更好的适应市场竞争，各公司纷纷推出了各种网关产品以实现自己生产的产品能够接入到其它网络中。

2．4各协泌组织的合作加强

除了不断开发新的网关产品外，支持不同现场总线的大公司之间的联合也大大增强，如：A LS TO M公司加入FF(Founda“on Fi eI d—bus)，使得W or l dFI P与FF的联合性增强，I D A与Schnei der公司的联合在以太网上占有了一席之±也。中小公司采取的策略是加入多总线组织，开发各种总线产品，使自己的公司获得更多的支持，从而达到左右逢源。

25W eb技术的应用扩大

在上层网络方面，由于Et her net的介入，O PC、X M L、Java等技术很方便地应用于现场总线系统中，各大公司也纷纷开发出了相关的网络产品，与I nt er net网络的结合也成为了新的发展方向，I nt e r net中成功应用的w e b技术，在工业Et hernet网的应用研究中也不断增多。

3现场总线技术在国内的应用情况

3．1中国已经成为各种现场总线激烈争夺的重要战场

一些世界主要的现场总线组织在中国设立分支机构，加强在中国的宣传和推广，如D e vi c e N e t、Founda t i on、Fi e l dbus、P—N e t、P r ofi bus、和W or l dFI P等，其它现场总线在中国也由它的主要支持企业积极地推进或打算建立分支机构，如A R C N e t、A S文CA N、C C—L i nk、H A R T．和SD S等，在一些专业领域国内专家正在推广一些专用现场总线，如在航空航天领域、某些高校和研究单位正在积极推广M IL—STD一1553总线。

32一些现场总线在中国的推广已经取得骄人业绩

一些现场总线在国内的应用已经取得良好业绩，如Foundat i on、H A R T．LonW or ks、P r of i bus和W orl dF I P等，它们有的已经打入国内重点工程，有的已经在特定领域获得广泛认同，几乎成为事实上的标准，2001Pr of i bus组织PN O在国内已有120多个会员单位有20余家在从事Pr of i bus产品的开发，P r of i bus产品已经在国内200多项工程中投入运行：2001年F F已在56个国家的1800个系统中用了4万多个设备，其中中国约有100个系统4000多台设备，包括演示系统和设备，这个应用规模在世界上占第四位。

∞一些国内企业在国家缀科教攻关项目或其它科技项目的支持下完成了国产现场总线产品的开发

生产系统产品的有浙大中控公司、北京和利时公司、北京华控技术有限责任公司、冶金自动化研究院沈阳自动化研究所和上海工业自动化仪表研究所等，采用的现场总线有C A N、H A R T,F oundat i o n、F i e l dbus、LonW orks、P r ofi bus等，生产智能现场检测仪表和执行器产品的有上海自动化仪表股份有限公司、重庆四联集团有限责任公司、西安仪表有限责任公司、北京华控技术有限责任公司、重庆自动化仪表研究所和上海工业自动化仪表研究所等，另有一批民营企业从前述企业购买核心现场总线模块自行组装各种类型的现场总线仪表，这样的企业不少于30家，采用的现场总线有H A R T、Fo undat i o n、F i el d bus、L onW or ks等，产品包括变送器、执行器、分析仪表等40余种。

4未来现场总线应用的热点技术

整合了Et her net和T C P，I P技术的现场总线是今后发展的主流体系和应用热点。整合的方案分三种，即包裹法、网关和代理服务器法、重建法。

4．1包裹法

典型代表是C I PH S E和M odbus—T C P／I P整合的方法，是将几乎保持原样的现场总线报文作为用户数据嵌入TC P／U D P的数据帧，然后在E t he rnet上发送，其优点是不需要花时间开发新的规范，有利于向下兼容，不同现场总线的数据可以同时传输，缺点是报文的效率低，更适合传送长数据。

42网关和代理服务器法

网关和代理服务器法是传统的跨协议转换方法，在现场总线领域中的典型代表是Profi N e t，整合的方法是通过网关或代理服务器进行E t herne t与现场总线的信息转换，优点是已经在用的现场总线设备可以不受限制地用下去，缺点是不同现场总线同时使用时系统组态很复杂，实时性受到一定影响。

43重建法

就是抛弃已有现场总线，为Et hernet建立新的实时通信用户层。从而建立以E t her ne t为基础的全新现场总线，典型代表是I D A Int e r—fa ce forD i st ri but e dA ut om a t i ono

5结语

现场总线前一轮的热点是国际标准，最后Profi bus与FF鹬蚌相争的结果是其它现场总线渔翁得利，产生了包括8种现场总线的I E C标准，这一轮没有赢家，下一轮的热点将是Et he r net用户层之争，谁在E t herne t的用户层或Et he r net的整合方式上抢得先机，谁就将在今后的竞争中赢得主动。

[参考文献】

【1】1白焰．昊鸿，杨国田．分散控制系统与现场总线控制系统一基础、评选、设计和应用这个电力出版社2001．

【2】2夏继强，邢春香等．工业现场总线技术的新发展．全国高校制造自动化研究会东北、华北地区学术会议论文．2001．

f3】阳宪惠．工业通信与控制网络．清华大学出版，2003．