現場總線現在的應用涉及很多領域，而且種類也很多，比如PROFIBUS，CAN，cBUS，FIELDBUS等等，每種現場總線都有其各自的應用。我列舉些在工業控制等方面的實際應用的例子，然后總結出他們各自的特點和相互之間的比較。 一．應用PROFIBUS總線改造HWS靜壓造型線 對HWS靜壓造型線的電氣控制系統的改造，采用西門子SIMATIC全集成自動控制技術。采用S7—400 高速處理器和分布式I/OET200M結構，并選用PROFIBUS—DP現場總線通訊協議，構成高速、可靠的工業控制網絡。整個控制系統的監控部分，分為由OP170B所組成的現場級監控和由高性能的工控機以及監控軟件WINCC所構成的上位監控。 安裝在中控室的高性能中央處理器CPU414—2DP，是整個控制系統的核心部分，通過它完成與各子站ET200M、OP170B以及上位機的通訊，同時進行數據信號的收集和處理，完成對整個系統的自動控制。 分裝在各子站的分布式ET200M， 通過PROFIBUS—DP網絡實現對控制系統的數據采集、數據處理、過程控制、故障報警和聯鎖保護等操作和控制。 每個子站均配有一個可視化的操作面板OP170B，通過PROFIBUS—DP網絡實現與中央處理器的數據交換，進而為現場操作者提供一個良好的操作和監控界面。 中央控制室的上位監控站選用SIEMENS公司專門用于工業場合的工控機PC BOX840和工業級監視器SCM1995－R，具有較高的數據處理性能和極高的穩定性、抗干擾性。工控機內安裝用于連接PROFIBUS—DP現場總線的CP5611通訊卡實現與主PLC的數據通訊，利用上位監控軟件WINCC及時、準確、形象地將現場設備狀況呈現在中控室的工作人員面前，便于對整條生產線進行監控和管理。HWS靜壓造型線控制系統的網絡結構見下圖。 二． CAN/LIN技術在車內中的應用 由于汽車內的環境很復雜，如極高的電器噪聲、機械應力、溫度和易燃性等特點，并且如果在網絡連接上出現任何的差錯都可能會造成嚴重的后果，甚至危及生命。因此，CAN標準對數據通信提供了如下保證：數據通信的可靠性，采用CRC校驗以及獨特的數據信號表示方式，并具有錯誤識別及自動重發功能；數據通信的實時性，數據傳輸速率高，優先級高的數據享有占用總線的優先權；數據通信的靈活性，多主戰總線結構，各總線節點問可直接通信，面向數據塊的通信方式，通信介質可為雙絞線、同軸電纜或光纖，通過標準插接件可方便的連接。 LIN是面向低端通信的一類協議，主要應用在通信速率不高的場合。LIN最初是作為汽車應用提出的，主要應用于車身電控單元的集成，將智能執行器和傳感器連接到車身主體網絡等。通過單線的方式實現節點問的通信可大大降低汽車車身布線的復雜性，這也是LIN應用的潛力所在。LIN最初的設計目標是作為CAN的下層網絡，與CAN相結合構成車輛的分層網絡結構，整個車身的主體網絡由CAN來架構，而用LIN擔任局部通信 。車內CAN/LIN總線應用的結構圖如下圖所示。 三． 注水井壓力檢測系統組成及原理 油田注水井壓力檢測系統主要由新型智能壓力傳感器、變送器、手持儀表、網絡通信線路和微機數據庫管理系統等組成。每口注水井備有變送單元，通過HART通信接口與分檢測站主機互連。分檢測站主要負責壓力數據的收集工作，通過RS232接口與變送器HART通信模塊相接，對各注水井壓力數據進行收集。分檢測站將收集到的數據匯總，通過油田局域網上傳給中心站主機，實現數據的集中管理。整個系統的組成框圖如下圖所示。 參照以上的三個系統我們可以看到以下四種現場總線的特點，我把它們總結出來，可以看出它們各自的優勢所在。 1．PR0FIBUS現場總線的特點： PR0FIBUS現場總線是基于國際標準EN50170的開放的現場總線，采用令牌調度原理進行數據通訊，主要包括最高波特率可達12M 的高速總線PROFIBUS—DP（H2）和用于過程控制的本安型低速總線PROFIBUS—PA （HI），DP和PA的完美結合使得PROFIBUS現場總線在結構和性能上優越于其他現場總線。PROFIBUS既適合于自動化系統與現場信號單元的通訊，也可直接連接帶有接口的變送器、執行器、傳動裝置和其它現場儀表及設備，對現場信號進行采集和監控，并且用一對雙絞線或光纜替代了傳統的大量的傳輸電纜，大量節省了電纜的費用，也相應節省了施工調試以及系統投運后的維護時間和費用。 2． LIN協議的優點： LIN協議的最大優點在于其不需要專用的硬件控制器，只是在SCI接口的基礎上添加了一套C語言API函數。用戶在開發LIN應用程序時，并不直接讀寫微控制器內部的寄存器，只要調用相應的API即可完成同樣功能的操作。目前存在兩類API函數，即LIN API和Motorola API。LINAPI共2O個函數，可以完成包括系統初始化、數據讀寫、節點上線/離線、中斷屏蔽等功能。Motorola API完全基于信息幀模式，通過LIN—Get．Msg和LIN—PutMsg對一幀信息進行操作，每一個節點的信息標志符在編譯時通過頭文件進行配置，不需要其他輔助工具。 3． CAN協議的特點： CAN協議的一個最大特點是廢除了傳統的站地址編碼，而代之以對通信數據塊進行編碼。采用這種方法的優點可使網絡內的節點個數在理論上不受限制，數據塊的標識碼可由ll位或29位二進制數組成，因此可以定義2ll或229個不同的數據塊，這種按數據塊編碼的方式，還可使不同的節點同時接收到相同的數據，這一點在分布式控制系統中非常有用。數據段長度最多為8個字節，可滿足通常工業領域中控制命令、工作狀態及測試數據的一般要求。同時，8個字節不會占用總線時間過長，從而保證了通信的實時性。CAN協議采用 CRC （CRC——Cyclic Redundancy Check）檢驗并可提供相應的錯誤處理功能，保證了數據通信的可靠性。CAN卓越的特性、極高的可靠性和獨特的設計，特別適合工業過程監控設備的互連，因此，越來越受到工業界的重視，并已公認為最有前途的現場總線之一。 4． HART協議的優點： 每一個HART儀表的數字信號中平均能提供3540項信息。要充分利用這些信息，唯一的條件就是要與HART儀表建立連續的、長期的通訊聯系。如果只是偶爾用手持器與HART儀表進行短時間的通訊，那么，HART協議的潛力是無法發揮出來的。一旦與HART儀表建立了長期的通訊聯系，將具備以下優點： 1）便于儀表和控制回路的調試。 2）在系統運行時，協助運行人員做出正確的判斷，減少系統意外停車。 3）通過網絡進行現場儀表的維護管理，大大提高了儀表維護工作的效率。 4）利用HART儀表中的多個過程變量測量值，或者采用多掛接方式，可以節省儀表的數量。 參考文獻 《基于HART協議注水井壓力檢測系統的研究》 彭鐵根《自動化與儀表》2005（4） 《HART協議及在能源計量儀表中的應用》 楊建國 《河南冶金》2005（8） 《基于CC—Link現場總線的遠程控制系統》 朱凌云《自動化與儀表》 2005（5） 《現場總線（Fieldbus）在機艙監視報警系統中的應用》趙曉玲 《航海技術》2005（4） 《CAN總線的特點及應用》呂當俠《航空與航天》2005（3） 《CAN/LIN總線技術在車內網絡中的應用研究》朱華旭 《武漢理工大學學報》2005（10） 《應用PROFIBUS總線改造HWS靜壓造型線》姜亦曉 《中國鑄造裝備與技術》 2005（10）《PROFI BUS現場總線通信協議研究》胥軍 《現場總線與網絡技術》2005（8）《基于PROFIBUS總線的數控系統建模與仿真》謝經明 《制造業自動化》 2005（9） 《分布構件計算平臺cBUS的研究與實現》周健《自動化與儀表》2005（9） 各種現場總線的系統應用比較:PDF