《论文_论现场总线的应 用(定稿)》.doc

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1、论现场总线的应用北京钢铁设计研究总院夏德海【100053】［摘要］现场总线是一种新兴的通讯技术，理应得到全面而迅速的推广，但实际的应用状况却并非如此，究其原因，主要是国际标准太多，多标准实际上就等于没有标准，为了能使现场总线得到健康的发展和应用，特提出若干建议。［关键词］现场总线应用单一的标准多标准不再要标准事实上的标准现场总线是现场仪表或设备与控制室的控制系统之间的一种开放的、全数字化、双向通信和多站的通信系统。现场总线起源于欧洲，1984年IEC就开始着手制定现场总线的国际标准。现场总线的优点很多，他的出现可以说在自动化领域内，是继DCS以后的又一里程碑，可是他的应用却没有像D

2、CS那样得到迅速而全面的推广。一、现场总线的优点1、开放性基于现场总线的控制系统FCS的技术与标准是公开的；而DCS制造厂商的技术与标准却是各有各的专利，是封闭的。不同厂商DCS之间的通信需要网关。2、全数字化DCS的主机虽然是数字的，但现场仪表则述是利用了模拟技术，目前国际标准的信号制为直流4-20mAo因此，DCS是一个数模混合的系统；而FCS则是一个全数字化的系统，现场仪表与主机之间用不到模/数（A/D）和数/模（D/A）的转换，从而减少了I/O卡件,缩小了I/O柜的体积，并可捉高精度，缩短响应时间。3、双向通信在DCS内变送器向主机发送信号，只能是单向的，而主机下达给执行器

3、的控制信号也只能是单向的，因此变送器与执行器虽然属于同一控制回路，彼此之间不能直接通信；而在FCS内，主机与变送器、执行器之间或变送器与执行器之间均可直接进行双向通信。4、多站所谓多站即FCS中一条现场总线（一根双绞线）可以连接多台现场仪表，然后只要用一根电缆通向主机；而DCS屮主机与每台现场仪表中能只用…根2芯或4芯电缆一对…地连接，因此用电缆的根数要多得多。5、可互操作性FCS中不同厂商所生产的主机或现场仪表之间都可以相互通信或操作，而在DCS中则往往需耍接口和驱动软件来实现。6、彻底分散FCS有丰富的功能模块，而且可以将模块植入到现场仪表，如将PID等模块植入到现场仪表后，即

4、可在现场实现口主调节（当然还受到丄机的监控），从而提高系统的可靠性。7、智能化FCS屮的现场仪表既有多变量变送器（如将压力、温度、流量集中在一台变送器内），乂都有自诊断等功能；相比之下，DCS的现场仪表智能化程度很低。二、现场总线的国际标准1、由于标准对产品的研发、生产、销售至关重耍，特别是国际标准更为突出，自从1984年IEC制订国际标准以来，环绕着单一的现场总线国际标准的大战持续了15年之久，单一的现场总线国际标准经过多次投票表决，始终没有得到通过，只能在1999年3月作为技术规范出版，这是IEC61158标准的第一版。⑴要注意的是，这仅仅是技术规范，而不是正式的国际标准。2、

5、后来乂经过斗争和妥协，在2000年1月产生了包括8种类型现场总线在内的DEC61158第二版国际标准。这就为多标准开辟了道路。3、由于现场总线与工业以太网的技术发展很快，于2003年4月乂颁布了IEC61158第三版国际标准，从第2版的8种现场总线扩大为10种类型。4、目前因为实时工业以太网的技术发展很快，各大公司或有关的国际标准化组织又推出了各种工业以太网实时性的解决方案，丁是又出现了EC61158的第四版国际标准，目前已通过CDV（送审）阶段，已进入FDIS（报批）阶段，如果没有什么特殊原因，该标准将于2007年年底前投票表决通过,正式成为国际标准。IEC61158第四版共有了

6、20种类型的现场总线，这20种类型见卜表：IEC61158第四版现场总线类型⑵类型名称1TS6U58现场总线2CIP现场总线3PROFIBUS现场总线4P-NET现场总线5FF的HSE高速以太网6SwiftNet7WorldFIP现场总线8INTERBUS现场总线9FF的HI现场总线10PROFINET实时以太网11TC-net实时以太网12EtherCAT实时以太网13EthernetPowerLink实时以太网14EPA实时以太网15Modbus-RTPS实时以太网16SERCOSI,II现场总线17V-NET/IP实时以太网18CC-Link现场总线19SERCOSITT实时

7、以太网20HART现场总线表中的类型I是原IEC61158第一版技术规范(TechnicalSpecificationTS)的内容，由于该总线主耍依据FF现场总线和部分吸收WorldFIP现场总线技术制订的。而类型2CIP(CommonIndustryProtocol)包括了DeviceNet,Controlnet现场总线和Ethernet/IP实时以太网。类型6SwiftNet将被撤消，主要是因为市场推广应用不理想,而且也不经常出席会议之故，他主要是美国制造飞机的波