現(xiàn)場總線（Fieldbus）是用于連接生產(chǎn)現(xiàn)場的儀表、控制器等自動化裝置的雙向、串行、全數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)，它是20世紀90年代在國際上剛剛興起的新一代全分布式控制系統(tǒng)的核心技術(shù)。伴隨著數(shù)字化時代的來臨，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control System，F(xiàn)CS）必將取代傳統(tǒng)的分散控制系統(tǒng)（簡稱DCS），而成為工業(yè)自動化的主流。

“基金會現(xiàn)場總線協(xié)議軟件及風格控制器”開發(fā)完成了基金會現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制器（即我們通常所說的網(wǎng)卡）及其上運行的現(xiàn)場總線協(xié)議軟件。本成果是現(xiàn)場總線的核心技術(shù)，是開發(fā)現(xiàn)場總線控制產(chǎn)品的基礎(chǔ)，本成果的現(xiàn)場總線協(xié)議軟件已經(jīng)在國內(nèi)首家通過了國際性認證測試，使我國成為世界上少數(shù)幾個掌握現(xiàn)場總線核心技術(shù)的國家之一，填補了國內(nèi)空白。

現(xiàn)場總線技術(shù)

自動控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展極大地提高了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量?；仡?0世紀30年代以來，過程工業(yè)的發(fā)展歷程，不難發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)由氣動、電動、單元控制、到計算機控制的發(fā)展過程中，自動控制系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)成了過程工業(yè)發(fā)展和技術(shù)進步的主旋律。

20世紀80年代以來，分散控制系統(tǒng)一直是過程工業(yè)主控系統(tǒng)的主導產(chǎn)品。進入80年代中后期，由于微電子技術(shù)、軟件技術(shù)的長足發(fā)展，現(xiàn)代通信技術(shù)逐步向工業(yè)控制系統(tǒng)滲透，導致了現(xiàn)場總線逐步取代了4～20mA的模擬信號傳輸線，并由此引發(fā)了控制系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)革命。主要表現(xiàn)為： （1）現(xiàn)場儀表智能化——具有本地控制和總線通信的能力；（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)徹底分散。

現(xiàn)場總線技術(shù)泛指一種連接傳感器、變送器和執(zhí)行器等現(xiàn)場設(shè)備的雙向、串行、全數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，是一種面向工業(yè)控制的底層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。國際上有8種關(guān)于現(xiàn)場總線技術(shù)標準，如FF、Profibus、CAN、Lonwork、WorldFIP、P-NET等。但在過程自動化領(lǐng)域，主要是稱為FF的基金會現(xiàn)場總線和Profibus-PA現(xiàn)場總線。兩者在技術(shù)上有基本相似的體系結(jié)構(gòu)，但在市場上則是競爭對手。FF是惟一致力于世界統(tǒng)一現(xiàn)場總線標準的國際組織，對過程控制系統(tǒng)的發(fā)展影響最大。 基于現(xiàn)場總線的分布式控制系統(tǒng)與DCS相比有諸多優(yōu)點。主要表現(xiàn)為：

1 全數(shù)字化

將企業(yè)管理與生產(chǎn)自動化有機結(jié)合一直是工業(yè)界夢寐以求的理想，但只有在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)出現(xiàn)以后這種理想才有可能高效、低成本的實現(xiàn)。在采用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的企業(yè)中，用于生產(chǎn)管理的局域網(wǎng)能夠與用于自動控制的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)緊密銜接。此外，數(shù)字化信號固有的高精度、抗干擾特性也能提高控制系統(tǒng)的可靠性。

2 全分布

在FCS中各現(xiàn)場設(shè)備有足夠的自主性，它們彼此之間相互通信，完全可以把各種控制功能分散到各種設(shè)備中，而不再需要一個中央控制計算機，實現(xiàn)真正的分布式控制。

3 雙向傳輸

傳統(tǒng)的DCS控制系統(tǒng)通常采用4～20mA電流信號，一條線只能傳遞一路信號?，F(xiàn)場總線設(shè)備則在一條線上即可以向上傳遞傳感器信號，也可以向下傳遞控制信息。

4 自診斷

現(xiàn)場總線儀表本身具有自診斷功能，而且這種診斷信息可以送到中央控制室，以便于維護，而這在只能傳遞一路信號的傳統(tǒng)儀表中是做不到的。

5 節(jié)省布線及控制室空間

傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)每個儀表都需要一條線連到中央控制室，在中央控制室裝備一個大配線架。而在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中多臺現(xiàn)場設(shè)備可串行連接在一條總線上，這樣只需極少的線進入中央控制室，大量節(jié)省了布線費用，同時也降低了中央控制室的造價。

6 多功能儀表

數(shù)字、雙向傳輸方式使得現(xiàn)場總線儀表可以擺脫傳統(tǒng)儀表功能單一的制約，可以在一個儀表中集成多種功能，做成多變量變送器，甚至集檢測、運算、控制與一體的變送控制器。

7 開放性

1999年底現(xiàn)場總線協(xié)議已被IEC批準正式成為國際標準，從而使現(xiàn)場總線成為一種開放的技。

8 互操作性

現(xiàn)場總線標準保證不同廠家的產(chǎn)品可以互操作，這樣就可以在一個企業(yè)中由用戶根據(jù)產(chǎn)品的性能、價格選用不同廠商的產(chǎn)品，集成在一起，避免了傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)中必須選用同一廠家的產(chǎn)品限制，促進了有效的競爭，降低了控制系統(tǒng)的成本。

9 智能化與自治性

現(xiàn)場總線設(shè)備能處理各種參數(shù)、運行狀態(tài)信息及故障信息，具有很高的智能，能在部件、甚至網(wǎng)絡(luò)故障的情況下獨立工作，大大提高了整個控制系統(tǒng)的可靠性和容錯能力。

近年來，現(xiàn)場總線技術(shù)的研究與開發(fā)已成為國際性的熱點，國外眾多著名大公司紛紛投入大量人力、資金，并已開始推出部分產(chǎn)品。我國政府也對現(xiàn)場總線技術(shù)給予了高度重視，將其列為“九五”國家重點科技攻關(guān)項目。本成果就是在沈陽自動化研究所承擔的國家攻關(guān)任務的基礎(chǔ)上完成的。