现场总线技术概述 现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络，被称为工业过程控制领域的局域网。 现场总线将微控制器/微处理器嵌入到传统的过程控制仪表，与传统的模拟控制仪表相比，这种数字控制仪表具有了数字处理和数字通信能力，采用可进行简单连结的双绞线等作为传输介质，把多个过程控制仪表连结成网络结构，并按照开放式、公开、规范的通信协议，在位于工业过程控制现场的多个数字化测量控制设备、现场智能仪表与远程监控计算机（一般作为车间级的控制室计算机）之间，实现数据传输与数据交换，形成各种适合实际需要的分布式自动控制系统。简而言之，它把单个分散的过程控制设备变成智能控制节点，以现场总线作为传输手段，把他们连结成可以相互交换信息、共同完成协调控制的网络式分布式控制系统。 1 现场总线系统的技术特点 在技术上，现场总线具有下列特点： （1）系统的开放性 开放是指对相关标准的一致性、公开性，强调对标准的共识与遵从。一个开放系统是指它可以与世界上任何遵从相同标准的设备进行互连，相互交换数据。通信协议一致公开。用户可以根据自己的需要和考虑，利用来自于不同厂家的产品组成符合要求的过程控制系统。 （2）可互操作性和互换性 可互操作性是指实现互连设备之间、系统间的信息传送与沟通，意味着来自不同的厂家的设备可以相互替换。 （3）现场设备的智能化与功能的自治性 现场总线技术把传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，去掉了功能复杂的中心计算机，仅依靠智能现场设备即可完成自动控制的所有功能，并且可以利用控制室主机或其他监控设备诊断系统的状态。 （4）系统结构的高度分散性 利用现场总线构成的是一种全分散式的工程控制系统的体系结构，从根本上改变了现有DCS系统集中与分散相结合的系统体系，简化了系统结构，提高了系统的可靠性。 （5）对现场环境的适应性 工作在工厂的底层，现场总线作为工厂底层网络，是专为现场环境而设计的，可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，要具有较强的抗干扰能力，可以利用传输信号的介质进行供电，可满足本质安全要求。 2 现场总线技术的优点 与传统的控制系统相比，现场总线控制系统在系统设计、安装、投运到正常生产运行及其检修维护，都体现出优越性。 （1）节省硬件数量与投资 基于现场总线的设备是一种智能的工业控制设备，在智能仪表的内部嵌有微处理器，可以执行控制和计算功能，因此在现场总线控制系统中不再需要单独的调节器、计算单元等，也不需要DCS系统中的信号调理、转换、隔离等功能单元及其复杂的布线，传输线只需要普通的双绞线（对于H1标准），即使使用其它的传输介质如光纤、无线等，也比传统的4~20mA电流环标准节省更多的电缆和相关的维护费用。由于控制功能分散到控制仪表中，不需要价格昂贵的控制主机，可以利用普通的微机执行监控功能和作为操作站。 （2）节省安装费用 现场总线的接线十分简单，一条双绞线或一条电缆上可挂接多个设备，也就是说，现场设备是“并联”到电缆中的，因此电缆、端子、槽盒、桥架等设备安装设备大幅度减少。当需要增加新的设备时，可就近连结在相应的电缆上，减少了设计安装的工作量，当然也节省了投资。 （3）节省维护开销 现场总线设备的智能性使得它与传统的模拟仪表相比具有了很强的自诊断和简单故障处理能力，故障诊断的数据可以通过现场总线通信介质传输到车间控制室，用户可以很容易地远程诊断现场设备的运行情况，访问维护信息，便于早期分析运行数据并快速排除故障，缩短了维护停工的时间。同时布线简单，也减少了维护工作量。 （4）用户具有高度的系统集成的主动权 一般地，DCS系统是专用的，也就是说，不同的厂家生产的DCS系统是不可互操作的，因此，对于设备的最终用户来说，选择了一种厂家的DCS系统，如果进行设备的升级和维护，必须采用同一个（至少是同一类）厂家的设备。然而现场总线协议是开放的，现场总线设备是可互操作的，用户可以自由地选择来自于不同的厂家的设备，避免了因为初次使用某一个厂家的设备而局限于设备的选择范围，也不必为设备维护和备品备件问题而一筹莫展，使系统集成和设备的选择权掌握在用户手中。 （5）提高了系统的准确性与可靠性 现场总线设备传输数据信号采用数字传输，与4~20mA模拟信号传输系统相比，提高了信号的抗干扰性，减少了传送误差。同时控制功能的分散性，与集中式（集散式）控制系统相比，减少了主机故障引起的危险的可能性。