现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。实际因为现场设备不同,数字信号传输数据的通信宽度不同CONTROL ENGINEERING China版权所有,而分为传感器总线、设备总线和现场总线几种(统称为现场总线);又于过渡期有HART协议的准数字化通信;另外,就是国际标准和行业标准的复杂性和数字通信技术发展速度太快造成的系统架构扁平化等等原因,使现在现场总线技术处于“春秋战国”时期,所以有必要让流程工业及加工业决策者,对这个问题理出一个思路来,促进现场总线技术的普及。
20世纪70年代大约在电动单元组合式仪表研发时期,出现了4~20mDC的国际统一信号(对应电压信号为1~5VDC),相应两线制技术也得到普及。两线制是指一个现场变送器由两根导线与控制室对应端子相连,在其上完成供电(24VDC)及电流信号传输。当然,四线制技术也还可以使用(四线制指现场变送器接两根电源线和两根信号线)。
国际标准和行业标准
追溯上世纪80年代IFC、90年代初ISP及ISPF已经进行了初步联合,1994年法国加入成立现场总线基金会(FF)比HART通信协议公布稍后CONTROL ENGINEERING China版权所有,国际电工委员会IEC于1988年IEC/TC65/SC65C/WG6工作组正式开始现场总线标准化工作,于2000年1月正式通过IEC61158测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线标准,有10种类型,为了便于标准的应用,又制订了IEC61784作为解释和补充,IEC61784为工业控制系统的连续和断续制造用现场总线行规设置,涉及7个协议簇,即FF、ControlNet、Profibus、P-Net、SwiftNet、WorldFIP、Interbus。
另外,IEC/TC17/SC17B分管低压电器的分委员会制订了IEC62026有关的现场总线AS-I、DeviceNet、SDS及Seriplex4种现场总线标准;IEC/TC22分管电力电子的分委员会将CAN总线列为国际标准,而且ISO(国际标准组织)通过为标准:CANISO11898(1Mbit/s)与CANISO11519(125Kbit/s)。以上通常称有7+4+1=12种现场总线国际标准。也有很多人把部分应用较少或原理与其它总线相宾的总线略去而称有8种现场总线。
在未成为国际标准的现场总线中,应用很广,性能很好的有Lonworks控制工程网版权所有,它为ANSI美国国家标准及智能建筑等5个行业的标准;Modbus总线应用的历史较长,现在也在发展与以太网相结合等技术;另外就是CC-Link,它由日本三菱公司推出,应用面也很广。
关于多标准问题
在IEC制订现场总线标准的同时,各国或跨国大公司也在积极开发现场总线,一些国家或行业的特殊性,IEC原设想的现场总线基金会虽然代表了100多个国家,其开发的基金会现场总线并不能满足各行业的要求,而且要满足过程工业的要求CONTROL ENGINEERING China版权所有,也还有一个完美的过程,所以只好将其低速标准FF的H1部分与其它各种功能相近的Profibus-PA、Profibus-DP等并列为标准。另外原因就是数字通信技术发展很快,加之FCS概念虽已形成,但与DCS、PLC等系统还得“和平共处”一无相当长时期;又与80年代刚制定标准时期相比,FF高速标准与以太网(互联网)技术相兼容是大势所趋,所以出现了