现场总线(Fieldbus)是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线,它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点,因而受到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。
背景与发展
场景总线(Fieldbus)是一种将大量场景级设备和操作级设备相连的自动化系统中使用的工业通讯系统。它通常定义为一种用于智能化场景设备及自动化系统中的开放式、数字化双向串行多节点通信网络。
历史回顾
20世纪80年代末至90年代初,国际上形成并开始应用于过程自动化、制造自动化及楼宇自动化领域。作为工厂数字通信网络基础,它沟通了生产过程中各个环节及控制设备及其与更高层次管理层次之间的联系,不仅是一个基层网络,而且还是一种新型全分布式控制系统。这项以智能传感器、高性能计算机及数字通讯技术为核心内容,已成为世界范围内关注热点,并对现有的自动化技术结构产生深远影响。
关键特性
国际上众多实力强劲且具有影响力的公司在不同程度上参与了场景总线技术开发工作。这种位于生产过程底层基础通讯网络要求具备协议简单、容错能力强、安全性好且成本低等特征:
时间确定性和实时性: 具有较好的时间确定性和高实时性需求。
稳定性的负载能力: 网络负载稳定,对短帧传送频繁交换信息敏感。
适应环境条件: 工作环境处于过程设备之下,需要承受恶劣环境条件。
由于其独特优势,场景总线系统从网络结构到通讯技术,都融入了高速数据通信网特色元素,使得它们在实际应用中表现出色。
分类与命名
人们习惯把50年代前的气动信号控制系统称作第一代,把4~20mA电动模拟信号控制系统称为第二代;第三代则指70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS,而第四代则被称为FCS——第五代控 系统,即基于现代微处理器设计的小型便携式单片机或微型电脑实现的一种直接数控装置,这些都代表着不同阶段的人类对于工业自动化手段不断追求更先进更有效的手段。在这个框架下,野外变压器通过其输出端口提供供电给各种类型电子装置,如LED照明灯泡或者其他任何可以从交流电源直流转换到的任何电子元件或组件。此外,还有很多新的解决方案正在逐步出现,以支持更多复杂任务,如物联网(IoT)概念所涉及到的无缝连接,以及大规模监测和分析数据集成到决策支持工具中去,以便提高效率降低成本同时还能提升用户满意度,为企业创造竞争优势。