任务三
现场总线技术

◆ 目标

1.定义现场总线的意义。

2.现场总线的分类。

3.能区别各类总线。

◆ 相关知识

通信网络是BAS各级设备之间以及同级设备之间联系的纽带，是整个系统得以协调运行的保证。

一、现场总线简介

现场总线（Fieldbus）是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，因而受到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。

现场总线（Fieldbus）是20世纪80年代末、20世纪90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络，是以智能传感、控制、计算机、数字通信等技术为主要内容的综合技术。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通信网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点。

一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称为FCS——现场总线控制系统。一方面，突破了DCS系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面，把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。可以说，开放性、分散性与数字通信是现场总线系统最显著的特征。

二、现场总线分类

国际上有40多种现场总线，但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面，按其传输数据的大小可分为3类：传感器总线（sensor bus），属于位传输；设备总线（device bus），属于字节传输；现场总线，属于数据流传输。

1.RS-485总线

尽管RS-485不能称为现场总线，但是作为现场总线的鼻祖，还有许多设备继续沿用这种通信协议。采用RS-485通信具有设备简单、低成本等优势，仍有一定的生命力。以RS-485为基础的OPTO-22命令集等也在许多系统中得到了广泛的应用。

2.Lon-Works总线Lon-Works总线

Lon-Works目前是BAS中应用最广泛的现场总线技术之一。它是由美国Ecelon公司推出并由摩托罗拉Motorola、东芝Hitach公司共同倡导，于1990年正式公布而形成的。它采用了ISO/OSI模型的全部七层通信协议，采用了面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其通信速率从300 bps至15 Mbps不等，直接通信距离可达到2 700 m（78 kbps，双绞线），支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电源线等多种通信介质，被誉为通用控制网络。

Lon-Works技术所采用的LonTalk协议被封装在称之为Neuron的芯片中并得以实现。集成芯片中有3个8位CPU:第一个用于完成开放互连模型中第1~2层的功能，称为媒体访问控制处理器，实现介质访问的控制与处理；第二个用于完成第3~6层的功能，称为网络处理器，进行网络变量处理的寻址、处理、背景诊断、函数路径选择、软件计量时、网络管理，并负责网络通信控制、收发数据包等；第三个是应用处理器，执行操作系统服务与用户代码。芯片中还具有存储信息缓冲区，以实现CPU之间的信息传递，并作为网络缓冲区和应用缓冲区。

在开发智能通信接口、智能传感器方面，Lon-Works神经元芯片也具有独特的优势。Lon Works技术已经被美国暖通工程师协会ASRE定为建筑自动化协议BACnet的一个标准。

3.Modbus现场总线

Modbus是楼宇自动化领域中许多电力系统、大型设备（如冷冻机组、锅炉机组等）的专业控制器及各种变频器都具有Modbus通信接口。

Modbus是工业控制器的网络协议中的一种。Modbus是由Modiconw公司（现代施耐德电气的一个品牌）于1978年发明的，这是一个划时代、里程碑式的网络协议，因为工业网络从此拉开了序幕。

Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言，是一项应用层报文传输协议，是一个请求应答协议。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其他设备之间可以通信。有了它，厂商生产的设备可以连成工业网络，进行集中监控。此协议决定了每个控制器需要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。在其他网络上，包含了Modbus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。

◆ 任务实施过程

1.通过网上资料，准备各种具体总线的图片，特别是常见的RS-485,RS-232总线及UGB线，并展示实训室中现有的各类总线及总线所连接的设备。

2.在安全情况下，学生到周边电脑城去了解或访问业内人士Lon-Works总线、Modbus现场总线等的应用。

◆ 问题

1.现场总线的意义是什么？

2.有哪几类现场总线？各自的特点是什么？ zxNCmU72MgQp0CqIzfDRbDNnhq8VHlPSifgJ0p6ee1Qk5uZo3jhQ0pFGM/maV9jo