1. 現(xiàn)場(chǎng)總線的概念
傳統(tǒng)儀表(傳感器、變送器)的輸出信號(hào)長(zhǎng)期以來(lái)采用4~20ma模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的儀表必須將4~20ma的模擬信號(hào)通過(guò)信號(hào)線送到控制室，每一路信號(hào)都要使用一對(duì)信號(hào)線，各路模擬信號(hào)之間必須有良好的隔離措施。由于現(xiàn)場(chǎng)有大量的信號(hào)連接，儀表的種類、型號(hào)又各不相同，信號(hào)回路的保護(hù)隔離必須非常嚴(yán)格。由于接線不良引起的誤差無(wú)法自動(dòng)檢測(cè)，信號(hào)線的長(zhǎng)度也受到限制，因此難以滿足上層系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的信息要求。
隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微處理機(jī)芯片的功能不斷提高。將這種微處理機(jī)芯片嵌入到各種設(shè)備、儀表中，與它們合成一體，一方面加強(qiáng)設(shè)備、儀表的功能處理能力(如就地控制、操作、顯示功能)，另一方面可以通過(guò)通信接口實(shí)現(xiàn)與外界通信因而使設(shè)備、儀表智能化。與傳統(tǒng)儀表相比，可以對(duì)量程和零點(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定，具有儀表工作狀態(tài)自診斷功能，能進(jìn)行多參數(shù)測(cè)量并對(duì)環(huán)境影響實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償，深受用戶歡迎。智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表的出現(xiàn)，很自然地要求與上層系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信，于是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)和現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)的定義，“現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)”。
2. 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)
現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)，是目前計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的最新技術(shù)。概括起來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)具有如下一些特點(diǎn)：
(1) 以數(shù)字信號(hào)取代4~20ma模擬信號(hào)，過(guò)去每一路模擬信號(hào)都需要一對(duì)信號(hào)線的傳統(tǒng)方式被一對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線所代替，節(jié)約了大量信號(hào)電纜，簡(jiǎn)化了儀表信號(hào)線的布線工作，降低了電纜安裝、保養(yǎng)費(fèi)用；而且，傳輸信號(hào)的數(shù)字化使得檢錯(cuò)、糾錯(cuò)手段得以實(shí)現(xiàn)，這又極大地提高了信號(hào)轉(zhuǎn)換精度和可靠性。因此，現(xiàn)場(chǎng)總線具有很高的性能價(jià)格比。
(2) 現(xiàn)場(chǎng)總線把處于設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的智能儀表(智能傳感器、智能執(zhí)行器)連成網(wǎng)絡(luò)，使控制、報(bào)警、趨勢(shì)分析等功能分散到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)儀表，必將使控制結(jié)構(gòu)進(jìn)一步分散，導(dǎo)致控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的變化。
(3) 符合同一現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的不同廠家的儀表、裝置可以聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)互操作，不同標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)網(wǎng)關(guān)或路由器也可互聯(lián)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是一個(gè)開放式系統(tǒng)。
3. 現(xiàn)場(chǎng)總線的種類
目前國(guó)際上流行的現(xiàn)場(chǎng)總線有40多種。應(yīng)用于建筑智能化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)，在國(guó)際上流行的通常有l(wèi)onworks和 bacnet兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。在國(guó)內(nèi)也有應(yīng)用can總線的，如浙大中控推出的optisys樓宇控制系統(tǒng)。
其中l(wèi)onworks是由美國(guó)echelon公司開發(fā)研制的，lonworks技術(shù)的通信協(xié)議稱為lontalk。該通信協(xié)議包含iso/osi中所有七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并固化在lonworks產(chǎn)品中，即smart i／o模塊中的神經(jīng)元芯片中。lonworks技術(shù)使互操作性變成即插即用的具體手段，lonworks常被設(shè)計(jì)用于實(shí)時(shí)控制應(yīng)用，涉及領(lǐng)域非常寬，包括工業(yè)過(guò)程控制、工廠自動(dòng)化、交通運(yùn)輸，以及智能建筑自動(dòng)化等。由于采用了lonworks技術(shù)使得未來(lái)的控制進(jìn)一步分散，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的聯(lián)網(wǎng)控制。