现场总线技术的发展历程中,主要体现了以下几个关键特点:
数字化传输与双向通信:现场总线采用数字信号取代传统模拟信号,如4~20mA模拟信号,并实现双向数据传输。这种方式大幅减少了电缆、端子和槽盒的需求,同时提升了系统的灵活性和效率。
结构分散与智能化:现场总线简化了结构,取消了I/O控制站,将其功能集成到现场设备中,使得操作管理站能够直接监控、诊断和参数调整,无需通过复杂的主控系统。
开放性与兼容性:现场总线网络是开放式的,可以根据用户需求组合不同供应商提供的产品,这种标准使得用户可以更方便地进行系统集成,并且在设备发生故障时可以轻松替换。
目前国际上有多个主流的现场总线标准,它们各自具有独特的地位:
基础设施字段总线(Foundation Fieldbus):这是一个全球性的协议,由于不断竞争,最终形成两个主要阵营——ISP协议和World FIP协议。它们最终合并成立Fieldbus基金会,致力于开发国际统一标准。
Profibus 总线:作为德国国家标准和欧洲国家标准之一,它采用OSI模型中的物理层和数据链路层,并推出了信息规范类型FMS,以简化应用层设计。
局部操作网(LonWork):它基于ISO/OSI模型,全七层协议设计,面向对象设计方法,使网络变量管理简单,其最大速率为1.5Mbps,可支持多种传输介质。
控制局域网(CAN)控制网络:用于汽车内部测量与执行部件之间数据交互,以物理层、数据链路层及应用层构建,是一种适用于严苛环境下的通信解决方案。
5.HART 协议:最初的一种兼容模拟信号及调制数字信号的地方通讯协议,因其兼顾性,在过渡期内获得较快发展,但由于其调制解调方式,被认为是在从模拟转向数字过程中的过渡产品。