一、现场总线——工控领域的革命性技术
1、什么是现场总线
随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展，信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从现场设备到控制、管理的各个层次。信息技术的发展对自动化系统结构产生了深远的影响，逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。现场总线（Fieldbus）技术就是顺应这一形势发展起来的，成为当今自动化领域技术发展的热点。
现场总线是一种连接智能现场设备和自动化系统的全数字化、双向传输、多分支结构的串行通信网络。现场总线的关键标志是能够支持双向、多节点、总线式的全数字通信。它一方面将现场的测量、控制设备互连为通信网络，实现不同网段和现场通信设备之间的信息共享，另一方面又将现场运行的各种信息传到远离现场的控制室，进一步与上层管理控制网络连接和信息共享，建立了生产过程现场级测控设备与控制管理层之间的联系。

现场总线技术改变了传统的模拟信号采集和控制方式，以数字化、智能化、网络化技术提升和完善了工业测控设备及控制软件功能，彻底地改变了控制系统的体系结构。现场总线技术将现场的采集、显示、控制、执行等设备和装置以网络化形式连接起来，减少了现场的连接电缆，方便了设备的诊断和维护工作；以数字化通信技术建立了设备间的信息交互渠道，增加了信息容量，提高了通信的实时性、可靠性和准确性；以智能化技术赋予了现场设备更加完善的计算、控制和诊断功能，将系统控制功能进一步分散，进一步提高了控制系统的性能和安全性。

与传统控制系统相比，现场总线控制系统优势明显：
? 现场设备在本地完成控制、诊断等功能，实现控制功能的彻底分散；
? 现场设备以数字化传输方式替代了传统的4～20mA模拟信号，在传输信号幅值信息的同时，提供了信号质量、时间标签等丰富的现场信息；
? 现场设备间的网络化拓扑结构，省去了大量的电缆、I/O模块及电缆敷设工程费用，降低了系统及工程成本；
? 现场设备具备互操作性、互换性，降低了用户的维护和采购成本；
? 规范化、开放化的现场总线标准，不再造成工业控制系统的信息孤岛，满足企业管控一体化的应用需要。
由于现场总线技术具有开放性、高准确性、低成本和易于维护等优点，因此在制造业、石化、冶金、电力、交通和楼宇管理等自动化领域得到了广泛的应用。
2、现场总线标准与应用
现场总线标准所要解决的一个关键问题：在自动化行业中形成一个制造商们共同遵守的现场总线技术标准，制造商能按照标准生产产品，系统集成商能按照标准将不同产品组成系统。
国际上著名自动化产品及现场设备生产厂家，意识到现场总线技术是未来发展方向，纷纷推出自己的总线标准及产品，在市场上培养用户、扩大影响，并积极支持国际标准组织制定现场总线国际标准。现场总线国际标准之争由此而生。
2000年1月，现场总线国际标准之争尘埃落定，多种现场总线标准并存的局面已成定局。IEC标准委员会投票通过61158技术规范，FF H1、ControlNet、PROFIBUS、P-Net、FF HSE、SwiftNet、WorldFIP和Interbus-S共同构成IEC国际现场总线标准。随后，现场总线的标准体系仍然不断扩展。我国自主开发的具有完全自主知识产权的EPA现场总线标准已正式列入现场总线国际标准IEC61158之中。中科博微有幸参加了EPA标准的制定工作。
伴随多种现场总线标准的出现，新一代的控制系统、仪表等设备渐成主流。同时，支持多种现场总线的网络技术也随之发展，网关类产品也不断涌现。尽管多种总线在市场上取得了很大的成功，但FF和PROFIBUS PA是公认的过程控制总线的代表和技术领先者，过程控制级绝大部分采用FF或PROFIBUS PA总线标准。因此，FF和PROFIBUS PA是过程控制总线的绝对主流，也是国内自动化厂商所普遍遵循的现场总线标准。此外，HART标准作为一个过渡性现场总线标准在国内应用最为广泛。
目前，流程工业用的变送器等现场仪表生产情况是FF、PROFIBUS占10%、HART占40%、模拟仪表占50%。尽管数字化信息处理、工业通信等新兴技术发展迅速，但国内工业自动化企业还基本停留在传统模拟仪表的水平上。摆在我国工控领域同行面前的迫切任务是：开发核心通信芯片、拓展现场总线产品种类、提供多种现场总线的技术和产品化解决方案。
3、高效的现场总线解决方案是必要且可行的产品化起点
现场总线技术融合了计算机技术、网络技术、通信技术、自动化控制技术、传感器技术等等诸多高新技术，是一门跨越多领域、多学科的综合性技术。与传统工业控制系统相比，现场总线产品化开发具有专业性强、研发投入大、开发周期长、调试和测试困难等特点，产品化过程难度大，见效慢。
在现场总线产品开发过程中，用户将会面临如下问题：
? 现场总线通信芯片。选取适当的芯片，可以简化硬件电路和通信协议软件开发，提高工作效率；
? 现场总线协议。现场总线产品的开发需要符合相应的协议标准，不同的协议标准适应不同的目标市场，但其复杂程度差异较大；
? 标准的通用核心模块。集成现场总线通信协议的通用模块可以为产品开发商提供快捷、可靠的现场总线OEM解决方案；
? 高效的开发工具。工欲善其事，必先利其器。选取适当的开发工具，将会在产品开发过程中事半功倍。
? 国际认证测试。现场总线产品需要通过相关组织的认证测试，以保证其开发性、互操作性、互换性。
目前，国外工业自动化厂商普遍以OEM或技术集成的方式采用现场总线技术。采用专业化分工与合作既保障了技术的先进性，又保障了产品可靠性与稳定性，是一种高效、快速的产品化开发方法。
沈阳中科博微自动化技术有限公司具有自主知识产品的现场总线通信芯片、协议栈软件、开发工具包及相关的现场总线控制系统、仪表和软件，可以为现场总线的产品化开发和工程应用提供高效、成熟、可靠的一体化现场总线解决方案。



? 芯片级解决方案
? 符合IEC61158-2标准，适用于FF、PROFIBUS PA现场总线产品开发的FBC0409总线通信芯片；
? 符合HART标准的HT1200M低功耗调制解调芯片；
? 基于上述芯片的FF、PROFIBUS PA、HART协议栈软件源码。
? 模块级解决方案
? 符合FF、PROFIBUS PA、HART标准的通用模块，可通过RS232/485、SPI等常用硬件接口方式进行新产品开发和原设备改造；
? FF、PROFIBUS PA开发套件，包括协议栈软件的二进制文件（LIB）、硬件原理图和PCB图以及必要的应用软件源代码；
? FF协议分析软件，可用于协议栈软件的开发、调试及工程实施过程中的设备诊断和维护工作。
? 设备级解决方案
? 符合FF、PROFIBUS PA、HART标准的压力、温度、流量、执行机构等智能化仪表及协议转换网关装置；
? 现场总线控制系统，包括FF、HART等现场总线接入模块和监控组态软件。
? 服务
? 协助用户进行产品开发及国际认证测试。

二、HART现场总线
HART(Highway Addressable Remote Transducer)通信协议是美国Rosement公司于1985年推出的一种应用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。经过20多年的发展，HART技术在国外已经十分成熟，在国内应用最为广泛。
HART协议基于Bell202通信标准，采用频移键控（FSK）技术，数据传输速率为1200bps，在4～20mA模拟信号上叠加不同的频率信号（2200Hz表示"0"，1200Hz表示"1"）来传送数字信号。由于FSK信号的平均值为0，所以在HART设备传输测量参数、过程参数、组态及诊断信息等数字信号的同时，不影响传送给控制系统的模拟信号，保证了与现有模拟系统的兼容性。
HART标准的制定参考了国际标准化组织（ISO）提出的OSI（Open Systems Interconnection）模型，但仅用了其中的一，二，七层，HART协议包括物理层、数据链路层、应用层及DLL语言这四部分。
在HART 标准中，规定了三类命令用于设备间通信：第一类为通用命令，适用于遵守HART协议的所有产品；第二类为普通操作命令，适用于遵守HART协议的大部分产品，当设备具有某些功能时，该命令用于对这些功能的描述；第三类为设备特殊命令，适用于遵守HART协议的特殊产品，提供一些特殊的功能描述命令。HART协议对于厂家生产的具有特殊功能的产品还提供了设备描述文件，以确保互操作性。
在HART产品开发和应用过程中，用户将面临：
1、利用可靠的HART芯片，自主设计与开发
自主开发HART产品的技术方案大致分为二种：一种是采用分立元件进