现场总线的概念和特点
时间：2023-03-08作者：佚名
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现场总线控制系统( Fieldbus Control System，FCS)是用开放的现场总线控制通信网络将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互连的实时网络控制系统。
一般而言，现场总线与局域网的区别有以下两点。
①按功能比较
现场总线连接自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备，网线上传输的是小批量数据信息，如检测信息、状态信息及控制信息等，传输速率低，但实时性高。简而言之，现场总线是一种实时控制网络。局域网用于连接局域区域的各台计算机，网线上传输的是大批量的数字信息，如文本、声音及图像等，传输速率高，但不要求实时性。从这个意义而言，局域网是一种高速信息网络。
②按实现方式比较
现场总线可采用各种通信介质，如双绞线、电力线、光纤、无线及红外线等，实现成本低。局域网需要专用电缆，如同轴电缆、光纤等，实现成本高。
根据国际电工委员会(IEC)标准和现场总线基金会(FF)的定义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使其都具有数字计算和数字通信能力，成为能独立承担某些检测、控制和通信任务的网络节点。通过普通双绞线把多个测量控制仪表、计算机等作为节点连接成网络系统，使用公开、规范的通信协议，在位于生产控制现场的多个微机化测控设备之间及现场仪表与用做监控、管理的远程计算机之间，实现数据传输与信息共享，形成各种适应实际需要的自动控制系统。
现场总线主要面向过程控制，除传输数字与模拟信号的直接信息外，还可传输控制信息。网络交换的数据单元是帧(frame)。与集散控制系统(dcs)相比，现场总线控制系统具有可靠性高及更好的安全性、互换性和互操作性、开放性分散性等优点。
现场总线的特点 ①开放性和可互操作性
开放性意味FCS将打破DCS大型厂家的垄断，给中小企业发展带来了平等竞争的机遇。可互操作性实现控制产品的“即插即用”功能，从而使用户对不同厂家工控产品有更多的选择余地，可以自由选择不同品牌的设备。
所有现场总线产品采用统一的标准，这使用户可以自由选择不同制造商所提供的设备。同时，现场总线采用完全分散的数据库概念。任何同现场总线接口的人机界面都可显示有关信息，这样就不会有重复的、不一致的数据库。现场总线只使用一个数据库，即分散于现场仪表中的数据库。人机界面就是从此数据库中获取“定标数据”的，手持终端所查询的也是同一个数据库。
②低成本
衡量一套控制系统的总体成本，不仅要考虑其造价，而且应该考察系统从安装调试到运行维护整个生命周期内的总投入。（http://www.gdzrlj.com/版权所有)相对DCS而言，FCS开放的体系结构和OEM技术将大大缩短开发周期，降低开发成本，且彻底分散的分布式结构将1对1的模拟信号传输方式变为1对N的数字信号传输方式，节省了模拟信号在传输过程中大量的A/D、D/A转换装置及布线安装成本和维护费用。因此从总体上来看，FCS的成本大大低于DCS的成本。
由于现场总线的通信是全数字式的，且它的控制功能完全由现场设备去执行，因此不需要输入、输出及其他控制板。现场装置可直接与操作台相连，不再需要用于连接各控制板的“数据高速公路”，上述各部分的冗余在现场总线系统里自然也就不再需要了。现场总线系统只保留集散控制系统(DCS)中的现场设备及操作站，操作站已不再是系统的关键部分。
现场总线设备可以执行多种测量、控制和计算，因此减少了变送器的数量，不再需要单回路调节器和计算元件，从而节省了费用。
③组态简单
由于所有仪表都引入了功能模块，组态变得非常相似或简单，不需要因为自动化设备种类不同或组态方法的不同而进行培训或学习编程语言。所有的生产厂商都使用相同的现场总线功能模块。功能模块是以用户自定义的标识符和标准参数为基础的，用户可以根据标识符来指定某一设备，无需考虑设备地址、存储记忆地址和比特编号等。组态可通过计算机编辑，然后下载至现场自动化设备。
④查询更多的信息及诊断状况
数字通信可使用户从控制室中查询所有设备的数据、组态、运行和诊断信息成为现实。而且现场总线的多变量特性为仪表及其他自动化设备的革新提供了更广阔的天地。现场设备的自诊断功能使故障可以及时地被报告，使检修人员在事故发生之前可及时确定潜在事故地点并进行维修。硬件（如传感器、执行器和记忆单元）故障、软件方面（如组态和校准）的问题都能够被及时报告。操作人员无需把变送器送去检测就可获得所需信息，从而大大节省了时间和成本。
由于现场仪表是并行连接，端子接头核对的工作量大大减少了，所以接线简单。一条电缆通常可连接20个设备。现场总线设备能够模拟输入值、输出值或状态。这使得操作员在控制室内便能够测试系统对故障及过程状况的反应。现场总线可以存储有用的信息以便于维修，信息不会丢失。大量的有用信息也被存储于自动化设备中。这些既可以从手持终端获取，又可从操作站获取。
在计算机自动控制系统急速发展的今天，特别是考虑到现场总线已经普遍地渗透到自动控制的各个领域的现实，现场总线必将成为电工自动控制领域主要的发展方向之一。 |
