现场总线及其国际标准

  1. 现场总线的基本概念

  IEC(国际电工委员会)对现场总线(Fieldbus)的定义是“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线”。它是当前工业自动化的热点之一。现场总线以开放的、独立的、全数字化的双向多变量通信取代4~20mA现场模拟量信号。现场总线I/O集检测、数据处理、通信为一体，可以代替变送器、调节器、记录仪等模拟仪表，它不需要框架、机柜，可以直接安装在现场导轨槽上。现场总线I/O的接线极为简单，只需一根电缆，从主机开始，沿数据链从一个现场总线U/O连接到下一个现场总线I/O。使用现场总线后，可以节约配线、安装、调试和维护等方面的费用，现场总线I/O与PLC可以组成高性能价格比的DCS(集散控制系统)。

  使用现场总线后，操作员可以在中央控制室实现远程监控，对现场设备进行参数调整，还可以通过现场设备的自诊断功能诊断故障和寻找故障点。

  2. IEC61158

  由于历史的原因，现在有多种现场总线标准并存，IEC的现场总线国际标准(IEC 61158)在1999年底获得通过，经过多方的争执和妥协，最后容纳了8种互不兼容的协议(类型1~类型8)，这8种协议对应于IEC61158中的8种现场总线类型

  类型1TS61158，原IEC技术报告。

  类型2ControlNet(美国Rockwell公司支持)。

  类型3PROFIBUS(西门子公司支持)。

  类型4P-Net(丹麦Process Data公司支持)。

  类型5FF的HSE(高速以太网，现场总线基金会的H2，美国Fisher Rosemount公司支持)。

  类型6∶SwiftNet(美国波音公司支持)。

  类型7WorldFIP(法国Alstom公司支持)。类型8Interbus(德国Phoenix contact公司支持)。

  由于以太网应用非常普及，产品价格低廉，硬件软件资源丰富，传输速率高(工业控制网络已经在使用1000Mbit/s以太网)，网络结构灵活，可以用软件和硬件措施来解决响应时间不确定性的问题，各大公司和标准化组织纷纷提出了各种提升工业以太网实时性的解决方案，从而产生了实时以太网(Real Time Ethernet，RTE)。

  2007年7月出版的IEC61158第4版采纳了经过市场考验的20种现场总线(见表6-1)。其中的类型1是原IEC61158第1版技术规范的内容，类型2通用工业协议(Com-mon Industry Protocol， CIP)包括 Rockwell 公司的 DeviceNet、ControlNet 和实时以太网Ethernet/IP。类型6(SwiftNet)因为市场应用很不理想，已被撤消。

  EPA(Ethernet for Plant Automation，用于工厂自动化的以太网)是我国拥有自主知识产权的实时以太网通信标准，已被列入现场总线国际标准IEC61158第4版的类型14。

  3. IEC 62026

  IEC62026是供低压开关设备与控制设备使用的控制器电气接口标准，于2000年6月通过。它包括

  IEC62026-1一般要求。

  IEC62026-2执行器传感器接口(Actuator Sensor Interface，AS-i)，西门子公司支持。

  IEC62026-3设备网络(Device Network，DN)，美国Rockwell公司支持。

  IEC62026-4Lonworks(Local Operating Networks)总线的通信协议LonTalk，已取消。

  IEC62026-5智能分布式系统(Smart Distributed System，SDS)，美国Honeywell公司支持。

  IEC62026-6∶串行多路控制总线(Serial Multiplexed Control Bus，SMCB)，Honeywell 公司支持。