關鍵詞：現(xiàn)場總線、PROFIBUS
1.2.1 現(xiàn)場總線技術
目前，公認的現(xiàn)場總線技術概念描述如下：現(xiàn)場總線是安裝在生產過程區(qū)域的現(xiàn)場設備/儀表與控制室內的自動控制裝置/系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點通信的數(shù)據(jù)總線。其中，"生產過程"包括斷續(xù)生產過程和連續(xù)生產過程兩類。
或者，現(xiàn)場總線是以單個分散的、數(shù)字化、智能化的測量和控制設備作為網絡節(jié)點，用總線相連接，實現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動控制功能的網絡系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。

1.2.2 現(xiàn)場總線技術產生的意義
（1）現(xiàn)場總線（Fieldbus）技術是實現(xiàn)現(xiàn)場級控制設備數(shù)字化通信的一種工業(yè)現(xiàn)場層網絡通信技術；是一次工業(yè)現(xiàn)場級設備通信的數(shù)字化革命。現(xiàn)場總線技術可使用一條通信電纜將現(xiàn)場設備（智能化、帶有通信接口）連接，用數(shù)字化通信代替4-20mA/24VDC信號，完成現(xiàn)場設備控制、監(jiān)測、遠程參數(shù)化等功能。
（2）傳統(tǒng)的現(xiàn)場級自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用一對一連線的、4-20mA/24VDC信號，信息量有限，難以實現(xiàn)設備之間及系統(tǒng)與外界之間的信息交換，使自控系統(tǒng)成為工廠中的"信息孤島"，嚴重制約了企業(yè)信息集成及企業(yè)綜合自動化的實現(xiàn)。
（3）基于現(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用計算機數(shù)字化通信技術，使自控系統(tǒng)與設備加入工廠信息網絡， 構成企業(yè)信息網絡底層，使企業(yè)信息溝通的覆蓋范圍一直延伸到生產現(xiàn)場。在CIMS系統(tǒng)中，現(xiàn)場總線是工廠計算機網絡到現(xiàn)場級設備的延伸，是支撐現(xiàn)場級與車間級信息集成的技術基礎。

1.2.3 基于現(xiàn)場總線的現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)
基于現(xiàn)場總線技術的現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)如圖1-3所示：

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圖3：基于現(xiàn)場總線的現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)

1.2.4 基于現(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)主要優(yōu)點
（1）增強了現(xiàn)場級信息集成能力
現(xiàn)場總線可從現(xiàn)場設備獲取大量豐富信息，能夠更好的滿足工廠自動化及CIMS系統(tǒng)的信息集成要求。現(xiàn)場總線是數(shù)字化通信網絡，它不單純取代4-20mA信號，還可實現(xiàn)設備狀態(tài)、故障、參數(shù)信息傳送。系統(tǒng)除完成遠程控制，還可完成遠程參數(shù)化工作。
（2）開放式、互操作性、互換性、可集成性
不同廠家產品只要使用同一總線標準，就具有互操作性、互換性，因此設備具有很好的可集成性。系統(tǒng)為開放式，允許其它廠商將自己專長的控制技術，如控制算法、工藝流程、配方等集成到通用系統(tǒng)中去，因此，市場上將有許多面向行業(yè)特點的監(jiān)控系統(tǒng)。
（3）系統(tǒng)可靠性高、可維護性好
基于現(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用總線連接方式替代一對一的I/O連線，對于大規(guī)模I/O系統(tǒng)來說，減少了由接線點造成的不可靠因素。同時，系統(tǒng)具有現(xiàn)場級設備的在線故障診斷、報警、記錄功能，可完成現(xiàn)場設備的遠程參數(shù)設定、修改等參數(shù)化工作，也增強了系統(tǒng)的可維護性。
（4）降低了系統(tǒng)及工程成本
對大范圍、大規(guī)模I/O的分布式系統(tǒng)來說，省去了大量的電纜、I/O模塊及電纜敷設工程費用，降低了系統(tǒng)及工程成本。

1.3 現(xiàn)場總線標準
現(xiàn)場總線技術得以實現(xiàn)的一個關鍵問題，是要在自動化行業(yè)中形成一個制造商們共同遵守的現(xiàn)場總線通信協(xié)議技術標準，制造商們能按照標準生產品，系統(tǒng)集成商門能按照標準將不同產品組成系統(tǒng)。這就提出了現(xiàn)場總線標準的問題。
國際上著名自動化產品及現(xiàn)場設備生產廠家，意識到現(xiàn)場總線技術是未來發(fā)展方向，紛紛結成企業(yè)聯(lián)盟，推出自己的總線標準及產品，在市場上培養(yǎng)用戶、擴大影響，并積極支持國際標準組織制定現(xiàn)場總線國際標準。能否使自己總線技術標準在未來國際標準中占有較大比例成份，關系到該公司相關產品前途、用戶的信任及企業(yè)的名譽。而歷史經驗證明：國際標準都是采用一個或幾個市場上最成功的技術為基礎。因此，各大國際公司在制定現(xiàn)場總線國際標準中的竟爭，體現(xiàn)了各公司在技術領先地位上的競爭，而其最終還是要歸結到市場實力的競爭。
據(jù)說目前國際上現(xiàn)有各種總線及總線標準不下二百多種。具有一定影響和已占有一定市場份額的總線有如下幾種：
1.3.1 PROFIBUS現(xiàn)場總線
1996年3月15日批準為歐洲標準，即DIN 50170 V.2。PROFIBUS產品在世界市場上已被普遍接受，市場份額占歐洲首位，年增長率25%。目前支持PROFIBUS標準的產品超過1500多種，分別來自國際上250多個生產廠家。在世界范圍內已安裝運行的PROFIBUS設備已超過200萬臺，到1998年5月，適用于過程自動化的PROFIBUS-PA儀表設備在19個國家的40個用戶廠家投入現(xiàn)場運行。
1985年組建了PROFIBUS國際支持中心；1989年12月建立了PROFIBUS用戶組織（PNO）。目前在世界各地相繼組建了20個地區(qū)性的用戶組織，企業(yè)會員近650家。1997年7月組建了中國現(xiàn)場總線（PROFIBUS）專業(yè)委員會，并籌建現(xiàn)場總線PROFIBUS產品演示及認證的實驗室。
PROFIBUS主要應用領域有：
.制造業(yè)自動化：汽車制造（機器人、裝配線、沖壓線等）、造紙、紡織。
.過程控制自動化：石化、制藥、水泥、食品、啤酒。
.電力：發(fā)電、輸配電。
.樓宇：空調、風機、照明。
.鐵路交通：信號系統(tǒng)
1.3.2 FF現(xiàn)場總線
1994年由ISP 基金會和World FIP(北美)兩大集團合并成立FF基金會，其宗旨
在于開發(fā)出符合IEC和ISO標準的、唯一的國際現(xiàn)場總線（Fundation Fieldbus）。低速總線（H1）協(xié)議已于1996年發(fā)表。已完成開發(fā)的高速總線（H2）擬于1998年內發(fā)表。1997年5月建立了中國現(xiàn)場總線（FF）專業(yè)委員會，并籌建FF現(xiàn)場總線產品認證中心。
目前，F(xiàn)F現(xiàn)場總線的應用領域以過程自動化為主。如：化工、電力廠實驗系統(tǒng)、廢水處理、油田等行業(yè)。
1.3.3 LONWORKS總線
LONWORKS現(xiàn)場總線全稱為LONWORKS NetWorks,即分布式智能控制網絡技術，希望推出能夠適合各種現(xiàn)場總線應用場合的測控網絡。目前LONGWORKS應用范圍廣泛，主要包括工業(yè)控制、樓宇自動化、數(shù)據(jù)采集、SCADA系統(tǒng)等。國內主要應用于樓宇自動化方面。
1.3.4 CANBUS現(xiàn)場總線
CANBUS現(xiàn)場總線已由ISO/TC22技術委員會批準為國際標準IOS 11898（通訊速率小于1Mbps）和ISO 11519（通訊速率小于125Kbps）。CANBUS主要產品應用于汽車制造、公共交通車輛、機器人、液壓系統(tǒng)、分散型I/O。另外在電梯、醫(yī)療器械、工具機床、樓宇自動化等場合均有所應用。
1.3.5 WorldFIP現(xiàn)場總線
90~91年FIP現(xiàn)場總線成為法國國家安全標準。96年成為歐洲標準（EN 50170 V.3）。下一步目標是靠近IEC標準，現(xiàn)在技術上已做好充分準備。WorldFIP國際組織在北京設有辦事處，即WorldFIP中國信息中心，負責中國的技術支持。
WorldFIP現(xiàn)場總線采用單一總線結構來適應不同應用領域的需求，不同應用領域采用不同的總線速率。過程控制采用31.25Kbit/s,制造業(yè)為1M bit/s,驅動控制為1-2.5Mbit/s。采用總線仲裁器和優(yōu)先級來管理總線上（包括各支線）的各控制站的通信。可進行1對1、1對多點（組）、1對全體等多重通信方式。在應用系統(tǒng)中，可采用雙總線結構，其中一條總線為備用線，增加了系統(tǒng)運行的安全性。
WorldFIP現(xiàn)場總線適用范圍廣泛，在過程自動化、制造業(yè)自動化、電力及樓宇自動化方面都有很好的應用。
1.3.6 P-NET現(xiàn)場總線
P-NET現(xiàn)場總線籌建于己于1983年。1984年推出采用多重主站現(xiàn)場總線的第一批產品。1986年通信協(xié)議中加入了多重網絡結構和多重接口功能。1987年推出P-NET的多重接口產品。1987年P-NET標準成為開放式的完整標準，成為丹麥的國家標準。1996年成為歐洲總線標準的一部分（EN 50170 V.1）。1997年組建國際P-NET用戶組織，現(xiàn)有企業(yè)會員近百家，總部設在丹麥的Siekeborg，并在德國、英國、葡萄牙和加拿大等地設有地區(qū)性組織分部。
P-NET現(xiàn)場總線在歐洲及北美地區(qū)得到廣泛應用，其中包括石油化工、能源、交通、輕工、建材、環(huán)保工程和制造業(yè)等應用領域。

1.4 如何面對眾多的現(xiàn)場總線標準
面對國際上各種流派的現(xiàn)場總線及標準，為深入研究國外先進的現(xiàn)場總線技術，推動我國現(xiàn)場總線技術和產品的研究開發(fā)，形成符合我國國情的和現(xiàn)實的標準體系，保護我國生產企業(yè)和用戶的投資效益，我國儀表標準化行業(yè)的主管單位-儀器儀表綜合技術經濟研究所遵循標準化工作程序，于己于1998年7月22日至多3日在北京中國科技會堂舉辦了"現(xiàn)場總線的標準化與中國自動化技術發(fā)展"研討會。會議邀請了PROFIBUS、FF、WorldFIP、P-NET國際組織專家代表，介紹了國際流行現(xiàn)場總線技術及標準化情況。研討會上中外專家就現(xiàn)場總線國際標準化的發(fā)展展開了熱列討論，并提出以下見解與意見：
(1) 期望IEC能盡早按預期目標完成統(tǒng)一標準的制定。
(2) 按目前進度估計，近年內IEC很難完成預期目標。
(3) 目前IEC提出的建議方案只限于過程自動化，難于滿足其它應用領域要求，不可能成為唯一標準，很可能形成多種標準體系共存。
(4) 在統(tǒng)一標準框架下做多種通信協(xié)議接口，可能是統(tǒng)一標準的一種適宜的解決方案。
對我國發(fā)展現(xiàn)場總線技術政策，專家和代表們認為，結合我國國情，一方面應積極跟蹤IEC國際標準化的發(fā)展，開展我國的技術研究和產品開發(fā)。另一方面在統(tǒng)一的IEC標準未形成之前，積極開展對其它先進的現(xiàn)場總線技術研究，特別是對已有成熟應用經驗、應用領域覆蓋面大的現(xiàn)場總線技術的跟蹤研究。

1.5 對面臨選擇的用戶談個人看法并提出建議
從用戶角度出發(fā)，如何面對眾多現(xiàn)場總線標準作出選擇，筆者在此發(fā)表個人看法，并提出一點建議以供用戶參考。
（1）標準？ 從標準發(fā)展的歷史看，誰的技術將成為國際標準，或在國際標準中占有較大成份，主要取決于它在實際應用中取得多大的成果，取決于該項技術及產品在國際市場上的占有份額。也就是說，誰能占有市場誰將得天下。另一方面，國際標準化組織根據(jù)科學技術飛速發(fā)展現(xiàn)狀及廠商用戶對標準制定的要求，對標準的制定及批準手續(xù)作出相應的改變，即簡化了標準的制定程序和手續(xù)，并承認存在所謂事實上的標準，即那些在市場中已占有較大份額、具有很大的用戶成功應用經驗的技術標準，如我們熟知的TCP/IP通信協(xié)議標準。
（2）選擇總線？ 在目前國際上現(xiàn)場總線群雄并起局面下，用戶應從實際應用工程特點出發(fā)去選擇。因為沒有一種可包羅萬象、適合所有應用領域的現(xiàn)場總線技術。應著重考察這種總線在本行業(yè)中的應用業(yè)績。如制造業(yè)自動化、電力自動化及過程控制自動化三個領域，在數(shù)據(jù)實時響應要求方面就大不一樣。
（3）選擇產品？ 用戶應盡量選擇國際知名度大、擁有用戶多、產品應用基礎好的公司產品，因為這些公司的現(xiàn)場總線技術被國際標準采納的可能性大。即使沒有被國際標準采納，大公司為考慮信譽，會提出原有技術與國際標準的接口，而不會置公司信譽于不顧，丟掉老客戶不管。
（4）積極跟蹤、勇于進取！如果因為國際IEC還沒有統(tǒng)一現(xiàn)場總線標準，就不敢使用這項先進技術是大可不必的。這將會使企業(yè)喪失一次盡早提高企業(yè)自動化水平的機會，或喪失一次提高本企業(yè)產品水平的機會，從而導致企業(yè)在未來同行競爭中處于劣勢。國際IEC要統(tǒng)一現(xiàn)場總線標準不是一朝一夕的事，坐等時機流逝為下策，只有積極跟蹤、勇敢進取方為企業(yè)發(fā)展上策。