现场总线优越性能特点

  现场总线是过程控制技术、智能仪表技术和计算机网络技术相结合的产物，因此具有传统控制系统不可比拟的特点和优越性。现场总线具有的特点如下∶

  1)结构简单最小化的布线方式和最大化的网络拓扑使系统的接线成本和维护成本大为降低，又由于采用数字信号替代模拟信号，因而可实现一条电缆传输多个信号，例如，运行参数值、多个设备状态、故障信息等，同时又可为多个设备提供电源，现场设备以外不再需要A-D、D-A转换，使得采用现场总线的控制系统结构简单。

  2)开放性开放性指应用的开放和通信规约的开放。一方面能与不同的控制系统相连接，多个不同厂商的设备之间可以进行互联并实现信息交换，另一方面系统的开发是开放的，开放的系统把系统集成的权利交给了用户，用户可按自己的需要和对象，把来自不同供应商的产品组成按需构建的系统。开放性使现场总线控制系统不仅具有传统总线的低成本，而且能适应先进控制网络化和系统化的要求。现场总线开放式数字通信网络突破了传统DCS中的专用通信网络结构，以现场总线为纽带，将单个分散的测量控制设备变成网络节点，构成共同完成任务的网络系统与控制系统，实现现场测量控制设备之间的信息共享。

  3)实时性工业过程中信息多样，现场总线的通信活动可分为周期通信和非周期通信两类，周期通信和非周期通信具有不同的实时性要求。前者主要用于传感器、变送器等现场设备周期性地上传测量值，如压力、流量、温度等，后者主要用于现场设备的报警、控制参数调整、远程诊断等信息。实时性是总线最重要的性能参数之一。在保证数据传输的可靠性和完整性的条件下，总线的传输速度越快，系统的响应时间就越短。总线实时性需要传输速率和传输效率保证，传输效率是指有效用户数据在传输帧中的比率及成功传输帧在所有传输帧的比率。现场总线可进行多参数传输，消除了模拟信号的传输瓶颈。

  4)可靠性及对现场环境的高度适应性现场总线是专为在现场环境工作而设计的，因此各种总线都具备一定的抗干扰能力和故障诊断能力，能够较快速查找和更换故障节点以保护网络，可支持多种传输介质，例如，双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，可两线制供电，并满足安全防爆要求，传输精度也得到显著提高，信号的检错、纠错机制得以实现。总线的故障诊断能力是由总线所采用的传输的物理媒介和传输的软件协议决定的，不同的总线具有不同的诊断能力和处理能力。

  5)现场设备的智能化与功能自治性现场总线把通用或专用的微处理器，嵌入传统的测量控制仪表，使之具有数字计算和数字通信能力。现场总线将传感测量、补偿计算、工程量处理等控制功能分散到现场设备中完成，一些现场设备已经可以完成控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。

  6)系统结构的高度分散性现场总线系统采用全分散控制，现场设备既有检测、变换和补偿功能，也有运算和控制功能。通过现场总线，将传统DCS、PLC等控制系统复杂的控制任务进行分解，分散于现场设备中，由现场变送器或执行机构构成控制回路，并实现各部分的控制，使得现场总线可以构成一种新的全分布式控制系统的体系结构，从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系结构，这样既简化了系统结构，又提高了可靠性、自治性和灵活性。

  7)设备状态可控操作员在控制室即可了解现场设备或现场仪表的工作状况，可对现场设备进行工艺参数调整、零点量程调校、组态信息调整，通过对现场设备状态趋势分析预测故障，发生故障时能及时找到故障点，及时替换新的设备，现场设备始终处于操作员的远程监视与可控状态，进一步提高了系统的可靠性和可维护性。

  8)系统扩展性现场总线系统具有很强的系统扩展能力，主机能自动识别设备的增加或删减，扩展或删减时，无须架设新的线缆，无须系统停机。

  9)互换性现场总线是开放的协议，不同厂商生产的符合同一现场总线协议的设备可以连接在一起，统一组态和协同工作。来自不同厂商的相同类型的设备还可以互换，而无须专用的驱动程序，彻底改变了传统控制系统的封闭性和专用性，用户可以自由选择不同制造商所提供的性能价格比最优的现场设备或现场仪表。

  10)多分支结构有别于传统控制系统中设备连接的一对一结构，现场总线结构是多分支的，其网络拓扑可为总线型、星形、树形等多种形式。