现场总线技术的发展及现状

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1、2009NO.19ChinaNewTechnologiesandProducts中国新技术新产品信息技术现场总线技术的发展及现状王庆良（辽宁建筑职业技术学院，辽宁辽阳111000）摘要：计算机集散控制系统（DCS）的普遍使用给工业过程控制带来了很大的变化，并逐步完善形成了"第三代"DCS，在此基础上出现了现场总线结构。而一个国际统一的现场总线标准将给仪表制造、过程控制、计算机等众多领域带来根本性的变革。本文叙述了它的特点、构成、功能和优势。在此基础上重点分析了现场总线的现状。关键词：现场总线；DCS；网络标准；现场仪表0现场总线的产生义了一个低速、带电链路，H1低速现场总线；一模拟信

2、号电缆，将给传统的DCS安装带来根本DCS是计算机集散控制系统的简称，其产个高速、不带电的链路，H2高速现场总线。见表性的变化。一旦现场总线在整修工厂采用，将节生是工业生产的需要。在其之前的DDC（直接数1。约60%的导线费用。其它I/O设备减少一半以字控制器）虽然实现了从模拟量的逐个控制到表1上、控制室面积大大减少，也将节约大量的资数字化的集中控制，为各种先进控制策略的实金。施提供了可能，但是这种控制回路的高度集中增加信息流通能力，提高信息的准确性。现不可避免地伴生着巨大危险，集中和危险的矛场仪表传统的4~20mA信号只能向上传送一个盾成为DCS产生的动力。于是在75年出现了过程变

3、量，而现场总线的数字通信功能却使其第一套DCS，并迅速得到了发展和完善。在向上传送主过程变量、辅助过程变量、PID控八十年代中期起，随着多主的VME总线以制运算结构、自诊断结果、报警信号、仪表组态及实时多用户的UNIX操作系统等计算机和等众多信息的同时，还可以接收上层数字控制CRT（彩色显色器）技术的飞速发展，DCS出现系统向其发送的信息，现场总线式现场仪表可了控制站双机冗余、一个操作站多个CRT操作H1低速现场总线的数字信号和现场仪表以和数字控制系统直接进行数字信号的传送，终端、有专门的I/O子系统等特点，将可靠性提的供电使用同一根导线。各个制造厂商也陆续也大大提高了传递信息的准确

4、性。高到能消除用户心理障碍的程度，并大大提高解决了专用安全栅和本安回路的取证问题，使增强了现场仪表、DCS的兼容性。各个厂家了可操作性。使DCS得到广泛应用，尤其是在其在各种危险场合也可以放心使用。生产的数字式现场仪表，必须通过接口才能与车间一级的就用。H2高速现场总线可应用于高速逻辑和控其他厂家的仪表、DCS联接，而现场总线式现场九十年代，由于超大规模集成电路、标准化制，此时现场仪表的供电问题一般采用独立的仪表、DCS是按照国际统一标准设计制造的，变的数据通讯链路和通讯网络技术等的发展，出导线，使得本安仪表的系统安全性问题更易解没有这个问题。使用者可以任意挑选各家产品，现了现行的“

5、第三代”DCS，并在获得了广泛使用决。直接组成系统。的同时，不断完善。最终应具备的主要特点是：目前，一般认为现场总线有两种结构：树形3现场总线的现状系统具有开放性能；人机接口功能更强；引入体结构和总线结构。国际统一的现场总线标准是现场总线发展现CEI（计算机－仪器仪表－电机电器）一体化思树形结构将若干台现场仪表通过一条H1的关键，但是到目前为止，还没有一个完整的国想的现场总线。总线以某种方式，如隐含式令牌方式等，和上层际统一标准。从1985年IEC/SP50组织开始着今天随着DCS技术的进一步发展，开放性数字控制系统进行全数字化的双向通信。若干手现场总线标准起，它已经陆续公布了一系列

6、DCS系统实现了多层计算机网络构成的管控一条H1总线联接着中央控制室和现场。标准和规约，得到世界范围内的普遍认可，被认体化，同层次的各站之间以及各层次之间的信总线结构也称为带网桥的拓扑结构，由H1为是现场总线标准制定的国际权威机构。IEC/息和数据的交换都是通过数字化通信来实现总线和H2总线分两层构成，当然也可以只由SP50采用ISO/OSI（国际标准化组织的开放系的。但是做为DCS最基层的众多现场仪表和现H2总线构成。这种总线结构必须要有网桥和网统互连）参考模型的七层结构中的物理层、链路场控制站之间的信息和数据仍是采用传统的沿卡等专用设备，可以由一条H2总线联接起中央层、应用层，另

7、外还增加用户层，构成四层结构独立导线传输的4~20mADC信号。这不仅大大控制室和现场，更适合于现场仪表物理位置分的现场总线。1993年通过了其中的物理层标准，削弱了DCS系统的信息量优势，而且现场仪表散，分布区域广阔的情况。随后又通过了链路层标准，主要内容包括剖腹的功能也远远没有发挥出现。于整个系统很不既然现场总线是一种数字通信系统，那么术的H1总线、H2总线以及传输媒介的情况，工相配，已经严重影响了DCS的发展。很显然，要保证各种现场总线产品具有互换性