現場總線是指安裝在制造或過程區域的現場裝置與控制室內的自動裝置之間的數字式、串行、多點通信的數據總線。它是一種工業數據總線，是自動化領域中底層數據通信網絡。

簡單說，現場總線就是以數字通信替代了傳統4-20mA模擬信號及普通開關量信號的傳輸，中國工業電器網微信cnelc_news是連接智能現場設備和自動化系統的全數字、雙向、多站的通信系統。主要解決工業現場的智能化儀器儀表、控制器、執行機構等現場設備間的數字通信以及這些現場控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問題。

現場總線技術自70年代誕生至今，由于它在減少系統線纜，簡化系統安裝、維護和管理，降低系統的投資和運行成本，增強系統性能等方面的優越性，引起人們的廣泛注意，得到大范圍的推廣，導致了自動控制領域的一場革命。

現場總線簡介

現場總線（Fieldbus）是指開放式、國際標準化、數字化、相互交換操作的雙向傳送、連接智能儀表和控制系統的通信網絡。它作為工廠數字通信網絡的基礎，溝通了生產過程現場及控制設備之間及其與更高控制管理層次之間的聯系。它不僅是一個基層網絡，而且還是一種開放式、新型全分布控制系統。這是一項以智能傳感、控制、計算機、數字通訊等技術為主要內容的綜合技術，是信息化帶動工業化和工業化推動信息化的適用技術，是能應用于各種計算機控制領域的工業總線，因現場總線潛在著巨大的商機，世界范圍內的各大公司都投入相當大的人力、物力、財力來進行開發研究［1］。當今現場總線技術一直是國際上各大公司激烈競爭的領域，由于現場總線技術的不斷創新，過程控制系統由第四代的DCS發展至今的FCS（FieldbusControlSystem）系統，已被稱為第五代過程控制系統。而FCS和DCS的真正區別在于其現場總線技術。現場總線技術以數字信號取代模擬信號，在3C（Computer計算機、Control控制、Commcenication通信）技術的基礎上，大量現場檢測與控制信息就地采集、就地處理、就地使用，許多控制功能從控制室移至現場設備。由于國際上各大公司在現場總線技術這一領域的競爭，仍未形成一個統一的標準，目前現場總線網絡互聯都是遵守OSI參考模型。由于現場總線以計算機、微電子、網絡通訊技術為基礎，這一技術正在從根本上改變控制系統的理念和方法，將極大地推動整個工業領域的技術進步，對工業自動化系統的影響將是積極和深遠的。

現場總線技術是當代工業數字通信的前沿技術，是計算機技術、通信技術和自動化控制技術的集成，也是信息技術、測量技術在信息時代的體現。現場總線技術經過10年的研發、試驗和局部應用階段，現已開始大量地在中小系統中應用，并開始在超大規模的自動化系統工程中應用。現場總線技術是工業數字通信時代的先驅，它的出現正在引起工業控領域的一次前所未有的技術革命。現場總線不僅僅是分散于最底層的控制系統，而且是建立于整個工業體系的通信系統，它的通信協議建立在控制策略之上，標準的編程語言（DDL）和強大的通信功能，使現場總線控制系統成為貫徹操作者意志的最得力的工具，由于其巨大的技術優勢，被認為是工業控制發展的必然趨勢，將逐步取代傳統的控制方法。

幾種主流現場總線介紹

1、基金會現場總線（FoundationFieldbus簡稱FF）

這是以美國Fisher-Rousemount公司為首的聯合了橫河、ABB、西門子、英維斯等80家公司制定的ISP協議和以Honeywell公司為首的聯合歐洲等地150余家公司制定的WorldFIP協議于1994年9月合并的。該總線在過程自動化領域得到了廣泛的應用，具有良好的發展前景。基金會現場總線采用國際標準化組織ISO的開放化系統互聯OSI的簡化模型（1，2，7層），即物理層、數據鏈路層、應用層，另外增加了用戶層。FF分低速H1和高速H2兩種通信速率，前者傳輸速率為31.25Kbit/秒，通信距離可達1900m，可支持總線供電和本質安全防爆環境。后者傳輸速率為1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距離為750m和500m，支持雙絞線、光纜和無線發射，協議符號IEC1158-2標準。FF的物理媒介的傳輸信號采用曼切斯特編碼。

2、CAN（ControllerAreaNetwork控制器局域網）

最早由德國BOSCH公司推出，它廣泛用于離散控制領域，其總線規范已被ISO國際標準組織制定為國際標準，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN協議分為二層：物理層和數據鏈路層。CAN的信號傳輸采用短幀結構，傳輸時間短，具有自動關閉功能，具有較強的抗干擾能力。CAN支持多主工作方式，并采用了非破壞性總線仲裁技術，通過設置優先級來避免沖突，通訊距離最遠可達10KM/5Kbps/s，通訊速率最高可達40M/1Mbp/s，網絡節點數實際可達110個。目前已有多家公司開發了符合CAN協議的通信芯片。

3、Lonworks

? ? ? ?它由美國Echelon公司推出，并由Motorola、Toshiba公司共同倡導。它采用ISO/OSI模型的全部７層通訊協議，采用面向對象的設計方法，通過網絡變量把網絡通信設計簡化為參數設置。支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質，通訊速率從300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距離可達2700m（78Kbit/s），被譽為通用控制網絡。Lonworks技術采用的LonTalk協議被封裝到Neuron（神經元）的芯片中，并得以實現。采用Lonworks技術和神經元芯片的產品，被廣泛應用在樓宇自動化、家庭自動化、保安系統、辦公設備、交通運輸、工業過程控制等行業。

4、DeviceNet

DeviceNet是一種低成本的通信連接也是一種簡單的網絡解決方案，有著開放的網絡標準。DeviceNet具有的直接互聯性不僅改善了設備間的通信而且提供了相當重要的設備級陣地功能。DebiceNet基于CAN技術，傳輸率為125Kbit/s至500Kbit/s，每個網絡的最大節點為64個，其通信模式為：生產者/客戶（Producer/Consumer），采用多信道廣播信息發送方式。位于DeviceNet網絡上的設備可以自由連接或斷開，不影響網上的其他設備，而且其設備的安裝布線成本也較低。DeviceNet總線的組織結構是OpenDeviceNetVendorAssociation（開放式設備網絡供應商協會，簡稱“ODVA”）。

5、PROFIBUS

PROFIBUS是德國標準（DIN19245）和歐洲標準（EN50170）的現場總線標準。由PROFIBUS--DP、PROFIBUS－FMS、PROFIBUS－PA系列組成。DP用于分散外設間高速數據傳輸，適用于加工自動化領域。FMS適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關等。PA用于過程自動化的總線類型，服從IEC1158－２標準。PROFIBUS支持主-從系統、純主站系統、多主多從混合系統等幾種傳輸方式。PROFIBUS的傳輸速率為9.6Kbit/s至12Mbit/s，最大傳輸距離在9.6Kbit/s下為1200m，在12Mbit/s小為200m，可采用中繼器延長至10km，傳輸介質為雙絞線或者光纜，最多可掛接127個站點。

6、HART

HART是HighwayAddressableRemoteTransducer的縮寫，最早由Rosemount公司開發。其特點是在現有模擬信號傳輸線上實現數字信號通信，屬于模擬系統向數字系統轉變的過渡產品。其通信模型采用物理層、數據鏈路層和應用層三層，支持點對點主從應答方式和多點廣播方式。由于它采用模擬數字信號混和，難以開發通用的通信接口芯片。HART能利用總線供電，可滿足本質安全防爆的要求，并可用于由手持編程器與管理系統主機作為主設備的雙主設備系統。

7、CC-Link

CC-Link是Control&CommunicationLink（控制與通信鏈路系統）的縮寫，在1996年11月，由三菱電機為主導的多家公司推出，其增長勢頭迅猛，在亞洲占有較大份額。在其系統中，可以將控制和信息數據同是以10Mbit/s高速傳送至現場網絡，具有性能卓越、使用簡單、應用廣泛、節省成本等優點。其不僅解決了工業現場配線復雜的問題，同時具有優異的抗噪性能和兼容性。CC-Link是一個以設備層為主的網絡，同時也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感層。2005年7月CC-Link被中國國家標準委員會批準為中國國家標準指導性技術文件。

8、WorldFIP

WorkdFIP的北美部分與ISP合并為FF以后，WorldFIP的歐洲部分仍保持獨立，總部設在法國。其在歐洲市場占有重要地位，特別是在法國占有率大約為60%。WorldFIP的特點是具有單一的總線結構來適用不同的應用領域的需求，而且沒有任何網關或網橋，用軟件的辦法來解決高速和低速的銜接。WorldFIP與FFHSE可以實現“透明聯接”，并對FF的H1進行了技術拓展，如速率等。在與IEC61158第一類型的連接方面，WorldFIP做得最好，走在世界前列。

此外較有影響的現場總線還有丹麥公司Process-DataA/S提出的P-Net，該總線主要應用于農業、林業、水利、食品等行業；SwiftNet現場總線主要使用在航空航天等領域，還有一些其他的現場總線這里就不再贅述了。

現場總線的特點

現場控制設備具有通信功能，便于構成工廠底層控制網絡。

通信標準的公開、一致，使系統具備開放性，設備間具有互可操作性。

功能塊與結構的規范化使相同功能的設備間具有互換性。

控制功能下放到現場，使控制系統結構具備高度的分散性。

現場總線的優點

現場總線使自控設備與系統步入了信息網絡的行列，為其應用開拓了更為廣闊的領域；

一對雙絞線上可掛接多個控制設備，便于節省安裝費用；節省維護開銷；提高了系統的可靠性；為用戶提供了更為靈活的系統集成主動權。

國內現場總線的現狀：

①多種現場總線在國內展開激烈競爭，競爭的重點是應用工程

②國內自己開發的現場總線產品開始投入市場；

③國內各行業的現場總線應用工程迅速發展。

國內現場總線的發展趨勢

從現場總線技術本身來分析，它有兩個明顯的發展趨勢：

1.是尋求統一的現場總線國際標準；

2.是IndustrialEthernet走向工業控制網絡。

總結：現場總線應用領域及應用行業

每種總線大都有其應用的領域，比如FF、PROFIBUS-PA適用于石油、化工、醫藥、冶金等行業的過程控制領域；LonWorks、PROFIBUS-FMS、DevieceNet適用于樓宇、交通運輸、農業等領域；DeviceNet、PROFIBUS-DP適用于加工制造業，而這些劃分也不是絕對的，每種現場總線都力圖將其應用領域擴大，彼此滲透。現場總線的產生對工業的發展起著非常重要的作用，對國民經濟的增長有著非常重要的影響。現場總線主要應用于石油、化工、電力、醫藥、冶金、加工制造、交通運輸、國防、航天、農業和樓宇等領域。