一、引言

現(xiàn)場總線(Fieldbus)作為工業(yè)自動化領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要技術(shù)，近年來得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。它解決了工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信問題，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞。現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)，極大地推動了工業(yè)自動化水平的提高。本文將詳細(xì)介紹現(xiàn)場總線的種類及其特點(diǎn)，以期為讀者提供深入的了解和參考。

二、現(xiàn)場總線的種類介紹

PROFIBUS

PROFIBUS作為一種快速總線，被廣泛應(yīng)用于分布式外圍組件(PROFIBUS-DP)。它除了支持PROFIBUS-DP和FMS以外，還支持驅(qū)動器通訊標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS MC。PROFIBUS具有高速、可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于加工自動化、樓宇自動化、過程自動化、發(fā)電與輸配電等領(lǐng)域。

EtherCAT

EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)是一種用于工業(yè)自動化的實(shí)時以太網(wǎng)解決方案。它以其卓越的性能和簡便的使用方式，成為工業(yè)自動化領(lǐng)域的佼佼者。EtherCAT具有高速、同步、靈活等特點(diǎn)，能夠滿足各種復(fù)雜的工業(yè)自動化需求。

Lightbus

Lightbus是一種經(jīng)過驗(yàn)證的Beckhoff光纖總線系統(tǒng)，具有極為優(yōu)秀的抗EMI性能。它易于安裝，數(shù)據(jù)流快速、循環(huán)且具有確定性。Lightbus適用于對電磁干擾要求較高的工業(yè)自動化環(huán)境。

Interbus

Interbus易于配置，通訊快速而可靠。其主/從系統(tǒng)的移位寄存器協(xié)議可提供高效循環(huán)通訊。Interbus在工業(yè)自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用廣泛，尤其在需要高效通訊的場合中表現(xiàn)出色。

CANopen

CANopen是一種基于CAN(Controller Area Network)的開放網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。它通過有效利用總線帶寬，在相對較低的數(shù)據(jù)傳輸速率時也能實(shí)現(xiàn)較短的系統(tǒng)響應(yīng)時間。CANopen秉承了CAN的傳統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)，如數(shù)據(jù)安全性高且具備多主站能力等。

ControlNet

ControlNet是一種開放式標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線系統(tǒng)。它允許循環(huán)數(shù)據(jù)和非循環(huán)數(shù)據(jù)通過總線同時進(jìn)行交換，而兩者之間互不影響。ControlNet在工業(yè)自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用廣泛，尤其在需要同時處理多種數(shù)據(jù)的場合中表現(xiàn)出色。

SERCOS interface

SERCOS最初作為用于驅(qū)動器的快速光纖總線系統(tǒng)研發(fā)。它采用Beckhoff SERCOS總線耦合器，I/O設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)傳輸和較短的循環(huán)時間。SERCOS
interface在需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓I(yè)自動化場合中具有顯著優(yōu)勢。

Ethernet

以太網(wǎng)作為辦公環(huán)境中的主流標(biāo)準(zhǔn)，在工業(yè)自動化領(lǐng)域中也得到了廣泛應(yīng)用。以太網(wǎng)具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的簡便集成以及廣泛的服務(wù)和接口等優(yōu)點(diǎn)。在Beckhoff以太網(wǎng)產(chǎn)品中，以太網(wǎng)的優(yōu)勢得到了進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)。

PROFINET

PROFINET是一種由PNO(PROFIBUS用戶組織)針對開放式工業(yè)以太網(wǎng)制定的標(biāo)準(zhǔn)。它遵循國際上訂立的針對通訊的IT標(biāo)準(zhǔn)(如TCP/IP協(xié)議)，使得工業(yè)自動化系統(tǒng)能夠無縫地集成到企業(yè)IT網(wǎng)絡(luò)中。

三、現(xiàn)場總線的特點(diǎn)分析

實(shí)時性

現(xiàn)場總線技術(shù)具有很強(qiáng)的實(shí)時性，能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)時監(jiān)控和控制。其實(shí)時性能達(dá)到毫秒級甚至微秒級，滿足了工業(yè)自動化控制系統(tǒng)對實(shí)時性的要求。

可靠性

現(xiàn)場總線技術(shù)具有較強(qiáng)的抗干擾能力和容錯能力，能夠在惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定工作。其可靠性主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和設(shè)備之間的互操作性上。

開放性

現(xiàn)場總線技術(shù)采用開放的通信協(xié)議，支持多種設(shè)備接入，具有良好的兼容性。這種開放性使得用戶可以自由選擇設(shè)備和系統(tǒng)集成商，降低了系統(tǒng)成本。

靈活性

現(xiàn)場總線技術(shù)具有很強(qiáng)的靈活性，可以根據(jù)實(shí)際需要對系統(tǒng)進(jìn)行靈活配置和擴(kuò)展。無論是設(shè)備數(shù)量的增加、功能的擴(kuò)展還是系統(tǒng)的升級，現(xiàn)場總線技術(shù)都能提供很好的支持。

簡化布線

現(xiàn)場總線技術(shù)采用統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)，可以大大減少現(xiàn)場設(shè)備的布線，降低系統(tǒng)成本和維護(hù)難度。這種簡化布線特點(diǎn)使得用戶可以更加方便地進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝。

四、結(jié)論

現(xiàn)場總線技術(shù)作為工業(yè)自動化領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要技術(shù)，具有實(shí)時性、可靠性、開放性、靈活性和簡化布線等特點(diǎn)。不同種類的現(xiàn)場總線各具特色，適用于不同的工業(yè)自動化需求。隨著工業(yè)自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)場總線技術(shù)在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用將越來越廣泛，為工業(yè)生產(chǎn)帶來更高的效率和更好的性能。