【摘要】现场总线的工业控制网络技术是最近几年比较热切关注的一个话题，许多研究人员在这个话题上给出了各种观点和见解，而本文着眼于现场总线工业控制网络技术问题展开探讨，笔者结合个人在这方面的一些实践工作经验提出几点思考和见解，希望借阅者能够积极提出改进意见。
【关键词】现场总线；工业控制；网络技术
现场总线发展的初期，各个公司都具备自己的现场总线协议，譬如像AB公司的DevoceNy和TURCK公司的Sensoplex或Hpneuwell公司提出来的SDS、Phoenix等等，这些技术均被广泛的应用于各种现场总线工业网络技术的控制工作当中，原因此技术更符合时代性特征，也更加人性化。
一、现场总线的主要特点
1.全数字化通信
此项技术采用的是在现场总线技术以后所采用的一条通信电缆将控制器以及现场设备（像智能化的或者具备通信口）进行有线连接，以能够更进一步的提高信号的传输性。
2.系统具有很强的开放性
系统的开放性指的是与之相关的一些标准的一致性或者公开性，而用户方面也可以按照其自身的实际需求和对象把部分来自于各个地区的供应商极其产品进行随意性的系统性组合。
3.具有强的互可操作性与互用性
互联网和其系统的信息传送及信息沟通实际上可以以点对点或者是一点对多点如此的数字通信方式来完成，但如果针对各种具有差异性的厂家较之相类似的设备之间又能够相互间进行使用。
4.现场设备具有智能化与功能自治性
此性能可以将传感测量以及补偿计算或者是工程量的处理和控制等充分的分散于各设备之中来具体完成，并且其也只是仅仅依靠于现场中的部分设备来完成自动化控制使现场总线能够构成一种比较全新的分布式控制系统体系结构。以更进一步地从其根本上让DCS可以有效集中于分散结合的集散控制系统，同时使其结构系统得以简化。
5.对现场环境的适应性
我们在现场总线的前端工作的同时，作为网络底层的现场总线，则应该专为现场环境而设，这就能够从其根本上支持各种各样的转输介质，所以它又具备比较强的抗干扰能力，和有效采用两线制来进行送点及通信，与此同时也可以进一步满足其安全防爆的具体要求等。
二、几种主要的现场总线协议及其特点
提到几种比较常见的设备以及其特点：
1.PROFIBUS
公元1987年，德国科技部门将近13家公司集中起来，同时也包括5驾科研机构的综合力量研发出了PROFIBUS，这个过程是具体参照ISO/OSI的具体参照模型根据实况制定的符合本国要求的相关国家标准，与此同时也成了欧洲地区的标准EN50170，这就主要由接近400余家公司成员的PROFONIS用户而具体组成（PNO）展开管理工作。实际上，PROFIBUS具体由三个部分组成，即就是PROFONIS-FMS和PROFIBUS-DP以及PROFIBUS-PA几个组成部分。
2.DeviceNet
针对DeviceNet（设备网）的设计来说，他属于一种价位较低的总线，在最初也是由AB公司来进行设计的，目前也已经慢慢发展成为较之开放式的现场总线协议，为的就是可以充分的连接自动化生产线中各种比较广泛的工业设备。但假如在其管理组织ODBA来说他也是由多家公司接手来组成的，那么在提供有关设备网的产品来说其规范方面则也有了更进一步的开发。针对DebiceNey来讲来说，可以有效地使得设备在安装其费用或者是时间都可以降低。但在控制系统当中较为接近开关及光电开关亦或阀门均能够以电缆以及插件等等这些产品长距离的展开通信。与此同时，我们也可以进一步提升设备级别的诊断能力，这样在支持除过主-从这样的方式以外的各种形式的通信方式，那么也就理所当然的能够以更加灵活的应用于控制系统当中去。
3.FondationFieldbus
FoundationFieldbus即高级过程控制现场总线，一般来说，我们也可以将其称之为基金会现场总线，这种技术具体以过程的自动化来展开设计，同时也以数字以及串行或者是双向的通信方法来具体现场装置的连接工作。但作为FoundationFieldbus该项通信技术来说不一定所指的即就是一些比较简单的数字4-20mA信号，因而这也是其在使用当中较之复杂的通信协议，同时我们又可以具体连接比较简单的闭环算法（譬如PID）现场的智能装置，而这样一个通信段则就可以配置多达32种现场的具体化装置。
4.LonWorks
LonWorks（LocalOperatingNetwork）技术最早由美国Ecelon公司推行，他采用的则是以OSO及OSI模型所具备的七层通信协议，并且又采用了能够面向对象的较之具体的设计方法，和能够通过网络间的变量把网络通信设计进行简化，简化为参数的设置，由此其通信速率就可以由300biy/s到15Mit/s不相等，此外，它的直线距离也可以达到2700m（78kbit/s，双绞线），这就可以同时性支持双绞线以及同轴电缆或者是光线和射频红外线以及电源线等各种各样的通信介质，所以他又被称为是通用控制网络。
5.CAN
CAN实际上是ControlAreaNetwork控制网络的简称，而这项技术技术在最早是由德国BOSCH公司推出来的，所以又被应用于汽车内部测量和执行部件间的数据通信。此外CAN协议也被建立于国际标准的组织开放系统互联模型基础上，由于模型结构可以被划分为三层，即OSI底层物理层和数据链接层及顶层应用层。它的信号传输介质又可以将其划分为双绞线，同时其通信频率也可以达到1Mbiy/s/40m，所以它的抗干扰能力又很强。
6.HART
所谓HART具体是“HighwayAddressableRemoteTransduer”的缩写。此项技术最早由Rosemout公司开发并且同时也收获了近80多家比较著名的仪表公司的鼎力支持。该技术的通用模型是由三个层面组成的，其中包括物理层和数据链路层以及应用层。在其物理应用层采用的是FSK（FreqoencuShift.Keyong）技术，而我们将把一个频率信号叠加在4-20mA的信号上面，而此时数据的传输率则应该为1200bit/s，并且0的其信号应该在2200hz，但针对逻辑信号其传输的具体频率应该控制在1200Hz左右。
三、PROFIBUS简介
1.PROFIBUS的组成对于PROFIBUS
该项技术主要由PROFIBUS-FMS、PROFIBIS-PA以及PROFIBIS-DP三个主要部分组成。1）PROFIBUS-DP（DistrbutedPeriphery）：这种技术是一种同时兼备高速（传输速率应该在9.6kbit/s-12Mbit/s）此两种经济特点的设备级别网络，同时其也被主要应用于现场总线控制器或者分散I/O技术之间的通信技术，能够快速的响应时间的具体需求;此等级的PLC和工业控制计算机也可以被应用于PROFONIS-DP同分散现场展开通信工作。2）PROFIBUS-PA（ProcessAutomation）：此项技术专程应用于自动化设计协议，同时也可以被应用于其安全性能较高的场合。此种方式是通过接口卡将现场总线挂于DCS系统的网络层当中的，并且也可以以DCS的操作形式来对现场总线之中具体得到的控制信息或者是测量信息做进一步的浏览及修改。而该方式的操作优势则体现在DCS控制器当中部分控制算法以及计算功能能够针对可下放至现场仪表当中来有效实现，与此同时又可以在具体的操作界面获取一些与之相关的参数或者是信息，所以又不需要改动控制站，这样做会对系统的影响小一些。
2.现场总线与DCS系统并行集成
此方式所采用的是一套通过网管和DCS系统来实现信息互联之间的FCS系统的转换，与此同时，FCS与DVS系统又处于一种完全独立的状态。此外，假如能够将FCS系统和DVS系统相互结合起来，那么就应该要两个问题来解决，分别是DCS厂家的充分开放以及DCS系统各个层面的通信协议以及统一现场总线的协议标准。
3.现场总线技术的发展与DCS系统的发展
以往传统的DCS的分散控制一般都建立在分散远程过程的控制装置上的，并且过程控制以及现场的变送器和执行器这三者之间的传输是以模拟信号的形式单向进行的，因为模拟量和数字量的转换以及各种控制规模的具体运算基本都是需要在过程控制装置的内部完成的，如此传输信息量会减少，效率也会降低，并且安装的工作量又很大。而伴随着现场仪表的智能化以及数字化，亦或是现场总线设备的不间断开发，致使DCS控制功能得以进一步下移至现场的变送器当中成为可能，也就在同时使得采样周期得以缩短，从而提高控制质量。相较于DCS系统来说，现场总线的传输信号属于双向的，并且其传输的信息量也比较大，与此同时，操作人员也可以直接性在控制室进行标定现场仪表或者是校验和故障诊断等等;除此以外，也可以使得DCS的安装空间得以进一步减少，同时还包括I/O和附属设备的部分。
四、结语
基于此，DCS技术将会吸收进去FCS的长处，并且不断地发展壮大，从而真正的实现分散控制，最终得以朝着现场总线控制系统的方向进一步发展。
参考文献
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作者:冯骥 单位:湖北铁道运输职业学院