現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用課件：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)概述

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)概述1.1現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介1.2現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)1.3企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)1.4現(xiàn)場(chǎng)總線的組織及標(biāo)準(zhǔn)小結(jié)思考與習(xí)題

知識(shí)目標(biāo)

(1)了解現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展歷史。

(2)理解現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)。

(3)了解現(xiàn)場(chǎng)總線和企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系。

能力目標(biāo)

(1)掌握現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)勢(shì)及各種現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)。

(2)了解現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì)。

1.1現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介

1.1.1什么是現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線是位于現(xiàn)場(chǎng)終端的控制器與遠(yuǎn)程的控制設(shè)備通過(guò)通信電纜，以公開(kāi)的、規(guī)范的通信協(xié)議進(jìn)行信息交換的系統(tǒng)。

現(xiàn)場(chǎng)終端的控制器包括各種帶有通信功能的儀表、傳感器，如流量計(jì)、稱重傳感器、壓力表、編碼器等，還有各種閥門控制器、變頻器、軟啟、電動(dòng)機(jī)管理控制器等。遠(yuǎn)程的控制設(shè)備則包括各種帶有通信功能的儀表、觸摸屏、可編程控制器、工控機(jī)等。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行信息交換，可以是控制器與控制器之間，可以是控制設(shè)備與控制設(shè)備之間，當(dāng)然還有應(yīng)用最廣的控制設(shè)備與控制器之間。簡(jiǎn)單地說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)總線在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用最多的就是控制設(shè)備通過(guò)通信對(duì)控制器進(jìn)行控制和監(jiān)視。

現(xiàn)場(chǎng)總線是自動(dòng)化、智能化控制最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的一部分。操作人員和控制設(shè)備通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)位于現(xiàn)場(chǎng)終端的控制器進(jìn)行控制，并讀取控制器實(shí)時(shí)的狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)控制器本身的正常運(yùn)行及控制器之間的良好配合。一旦現(xiàn)場(chǎng)總線的通信終端受到干擾，則可能出現(xiàn)設(shè)備不受控制、無(wú)法了解設(shè)備運(yùn)行情況等嚴(yán)重故障，輕則會(huì)影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，重則會(huì)引起設(shè)備或人身安全事故。所以，現(xiàn)場(chǎng)總線的運(yùn)行速度、穩(wěn)定性、安全性是保障現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備正常運(yùn)行的基石。

現(xiàn)場(chǎng)總線的安全性則分為兩個(gè)方向，一個(gè)是面向安全設(shè)備的，另一個(gè)是面向通信本身的。面向安全設(shè)備方面，現(xiàn)在很多通信協(xié)議都在自己的規(guī)范中單獨(dú)加入了安全設(shè)備的部分，牽涉安全設(shè)備的冗余、自檢等，其目的是和安全設(shè)備做到更優(yōu)的適配，保證在出現(xiàn)安全問(wèn)題時(shí)可以正常地停機(jī)。面向通信本身方面，在前面穩(wěn)定性的部分有必要的設(shè)置，如數(shù)據(jù)校驗(yàn)、心跳協(xié)議等，其目的是保證通信自身信息的安全，并在出現(xiàn)故障時(shí)可以做出正確的動(dòng)作，如停機(jī)、報(bào)警等。得益于通信速度的加快，目前這一部分的內(nèi)容在整個(gè)通信協(xié)議的交換信息中的占比越來(lái)越大，就是為了提高通信自身的安全性。

1.1.2為什么要使用現(xiàn)場(chǎng)總線

首先是現(xiàn)場(chǎng)的控制線數(shù)量會(huì)大大增加。無(wú)論是開(kāi)關(guān)量信號(hào)還是模擬量信號(hào)，都會(huì)需要單獨(dú)的線路做支撐，控制線的數(shù)量會(huì)呈幾何級(jí)數(shù)上升。龐大的控制線路會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)的布線和維護(hù)帶來(lái)很大的困難：布線時(shí)需要耗費(fèi)大量的人力、物力且很容易出錯(cuò)，接線的點(diǎn)數(shù)變多也代表著故障點(diǎn)的增長(zhǎng)，一旦出現(xiàn)故障，維護(hù)人員需要花費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)查找故障點(diǎn)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。如果控制回路的保護(hù)設(shè)置不當(dāng)，則極易引發(fā)嚴(yán)重的事故。

然后是操作、維護(hù)人員的增加。由于線路復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)需要大量的操作、維護(hù)人員來(lái)做設(shè)備的巡檢、操作確認(rèn)、維護(hù)工作。現(xiàn)場(chǎng)人員的工作量變大，而且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員的技術(shù)能力要求更高。一旦設(shè)備或者線路出現(xiàn)故障，現(xiàn)場(chǎng)人員很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)，容易引起故障擴(kuò)大。這些無(wú)疑都提高了生產(chǎn)的成本，降低了生產(chǎn)的安全，加大了現(xiàn)場(chǎng)人員的壓力。

最后是降低了生產(chǎn)的穩(wěn)定性。開(kāi)關(guān)量信號(hào)和模擬量信號(hào)都是純粹的電信號(hào)，極易受到干擾。如果現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)或施工不當(dāng)，則在信號(hào)受到干擾時(shí)很容易出現(xiàn)設(shè)備誤動(dòng)、信息錯(cuò)誤、無(wú)法安全停機(jī)等問(wèn)題。如果是在施工階段，技術(shù)人員尚可花費(fèi)大量的時(shí)間對(duì)其進(jìn)行排查；如果已進(jìn)入生產(chǎn)階段才發(fā)現(xiàn)類似問(wèn)題，則需要花費(fèi)大量的人力和物力來(lái)進(jìn)行二次改造。

控制線路數(shù)量方面，目前很多通信協(xié)議都是采用屏蔽雙絞線。也就是說(shuō)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備只需要兩根線就可以解決通信問(wèn)題，所有的控制和監(jiān)視，無(wú)論數(shù)量的多少都可以通過(guò)這兩根線完成，而最終連接到控制設(shè)備上的線路也只有這兩根。只要控制設(shè)備的運(yùn)算能力足夠，通信協(xié)議的通信速度足夠，所有的信息交換都是在這兩根線上完成的。布線時(shí)的工作會(huì)大大減少，技術(shù)人員只需要注意線路的可靠連接及線路阻抗的匹配即可。而一旦出現(xiàn)通信故障，維護(hù)人員也可以通過(guò)控制設(shè)備上反饋的通信故障的控制器來(lái)迅速找到故障點(diǎn)。

在穩(wěn)定性方面，與開(kāi)關(guān)量信號(hào)、模擬量信號(hào)不同，通信信號(hào)是一種數(shù)字信號(hào)，在受到干擾時(shí)雖然信號(hào)會(huì)產(chǎn)生畸變，但不會(huì)被通信線路上的設(shè)備認(rèn)可和接收。得益于信號(hào)的校驗(yàn)技術(shù)，通信設(shè)備會(huì)對(duì)交換的信息的每一幀都進(jìn)行校驗(yàn)，錯(cuò)誤的信息是不會(huì)被執(zhí)行的。

例如，若用模擬量信號(hào)控制變頻器，如用0～10

V控制變頻器0～50

Hz的輸出，則一旦模擬量信號(hào)受到干擾變大或變小，變頻器輸出的頻率會(huì)隨著增加或減小，這種錯(cuò)誤的信號(hào)對(duì)于生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是非常危險(xiǎn)的。如果使用現(xiàn)場(chǎng)總線控制變頻器，則一旦受到干擾，變頻器不會(huì)執(zhí)行錯(cuò)誤的信號(hào)，只會(huì)顯示故障或者停機(jī)，從而提高了穩(wěn)定性和安全性。加上信號(hào)的校驗(yàn)在整個(gè)信息交換的過(guò)程中是持續(xù)進(jìn)行的，一旦通信信號(hào)出現(xiàn)問(wèn)題，技術(shù)人員可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而避免故障的擴(kuò)大。

1.1.3現(xiàn)場(chǎng)總線的誕生與發(fā)展

在工業(yè)生產(chǎn)誕生的初期，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)是沒(méi)有任何設(shè)備和儀表能夠?qū)ιa(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制和監(jiān)視的。為了保障生產(chǎn)的持續(xù)進(jìn)行，生產(chǎn)人員必須依靠不停的巡視、測(cè)量和自己的經(jīng)驗(yàn)來(lái)了解現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)和控制設(shè)備的運(yùn)行。這樣很難保證生產(chǎn)的持續(xù)性，而且有很大的安全隱患，因?yàn)樗械默F(xiàn)場(chǎng)信息不能及時(shí)地被生產(chǎn)人員獲得。

后來(lái)隨著機(jī)械儀表的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)始廣泛地安裝機(jī)械儀表，生產(chǎn)人員可以通過(guò)這些機(jī)械儀表得知現(xiàn)場(chǎng)的溫度、壓力等信號(hào)，提高了巡視的效率。

1.1.4基于現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

基于現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是由以下幾部分組成的：發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、傳輸介質(zhì)、傳輸報(bào)文、通信協(xié)議等。如前面現(xiàn)場(chǎng)總線定義中描述的，發(fā)送設(shè)備通過(guò)公開(kāi)的、固定格式的通信協(xié)議，利用傳輸介質(zhì)來(lái)傳輸報(bào)文到接收設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。

例如，現(xiàn)場(chǎng)的絕對(duì)值編碼器通過(guò)通信將電機(jī)運(yùn)行的位置信息傳遞給可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器根據(jù)內(nèi)部程序邏輯判斷電機(jī)應(yīng)該繼續(xù)前進(jìn)還是后退，再將控制信號(hào)通過(guò)通信傳遞給變頻器，變頻器再驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。這里的發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備可以是可編程控制器，也可以是絕對(duì)值編碼器；傳輸介質(zhì)是現(xiàn)場(chǎng)總線；傳輸報(bào)文是電機(jī)的位置信息及電機(jī)前進(jìn)或后退的信號(hào)；通信協(xié)議是事先植入可編程邏輯控制器、絕對(duì)值編碼器內(nèi)的、一致的用于通信的規(guī)則。

通信的內(nèi)容根據(jù)我們想要了解的信息不同，它們的長(zhǎng)短是不同的。

根據(jù)通信幀長(zhǎng)度的不同，可以把數(shù)據(jù)傳輸總線分為傳感器總線、設(shè)備總線和現(xiàn)場(chǎng)總線。傳感器總線的通信幀只有幾個(gè)或十幾個(gè)位，屬于位級(jí)總線。設(shè)備總線的通信幀一般為幾個(gè)到十幾個(gè)字節(jié)(一個(gè)字節(jié)即Byte，為8個(gè)位)，屬于字節(jié)級(jí)總線。

以上是按照通信幀長(zhǎng)度的不同給數(shù)據(jù)傳輸總線分級(jí)，但在實(shí)際應(yīng)用中，人們往往會(huì)把用于通信的傳感器總線、設(shè)備總線、現(xiàn)場(chǎng)總線都統(tǒng)稱為現(xiàn)場(chǎng)總線。因?yàn)檫@些總線無(wú)論長(zhǎng)短，都是用于滿足現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)交換的需求。

1.2現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)

1.2.1現(xiàn)場(chǎng)總線的硬件特點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線的硬件特點(diǎn)主要體現(xiàn)在主站、子站、附件和連接上。

現(xiàn)場(chǎng)總線的主站和子站有內(nèi)置或外加的通信模塊、通信卡，而且支持相同的通信協(xié)議以實(shí)現(xiàn)互連。

當(dāng)然，如果現(xiàn)場(chǎng)總線的規(guī)模較大，也可能出現(xiàn)包含多個(gè)不同通信協(xié)議的子網(wǎng)的情況，但每個(gè)子網(wǎng)使用的一定是同一個(gè)通信協(xié)議。子網(wǎng)和子網(wǎng)之間，可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)議的轉(zhuǎn)換，以組成大的主網(wǎng)。主站除了具備通信能力之外，還具有強(qiáng)大的運(yùn)算能力，因?yàn)樵诿恳粋€(gè)掃描周期，主站都需要對(duì)通信的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并做出響應(yīng)。通信的速度越快，主站的運(yùn)算能力的需求就越大，否則通信的實(shí)時(shí)性就無(wú)法體現(xiàn)出來(lái)。子站作為受控設(shè)備，相對(duì)來(lái)說(shuō)運(yùn)算能力的要求比主站要小得多，但也要能夠及時(shí)執(zhí)行主站的控制命令、監(jiān)視命令并及時(shí)反饋信息。當(dāng)

現(xiàn)場(chǎng)總線的附件有很多類型，除了上面提到的用于協(xié)議轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)外，還有用于總線集中連接的交換機(jī)、用于抑制信號(hào)反射的終端電阻、用于延長(zhǎng)通信距離的中繼器、用于地址分配的路由器或集線器等(部分可編程控制器也支持地址分配)、用于給通信提供電源的開(kāi)關(guān)電源等。

現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)式連接是它最重要的硬件特點(diǎn)之一。大部分通信協(xié)議都采用了屏蔽雙絞線，所有的主站和子站都通過(guò)這兩根導(dǎo)線來(lái)連接，所有的通信信息都是在這兩根導(dǎo)線上完成的。

1.2.2現(xiàn)場(chǎng)總線的協(xié)議特點(diǎn)

(1)透明協(xié)議?，F(xiàn)在有越來(lái)越多的通信協(xié)議將其內(nèi)容透明化，也就是公開(kāi)其協(xié)議內(nèi)容。

(2)實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性?，F(xiàn)場(chǎng)總線的任務(wù)是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行控制和監(jiān)視，通信的實(shí)時(shí)性是非常重要的。

(3)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性。不同于民用和商用現(xiàn)場(chǎng)，使用現(xiàn)場(chǎng)總線的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境通常都是很嚴(yán)苛的，高溫、低溫、高壓、粉塵、油污、震動(dòng)、腐蝕性氣體、電磁輻射等都有可能造成現(xiàn)場(chǎng)總線的損壞、干擾，甚至是摧毀。

(4)分布控制?，F(xiàn)在有越來(lái)越多的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備將特定行業(yè)的專用功能集成到內(nèi)部，如施耐德的很多變頻器都集成了PID、制動(dòng)邏輯控制、高速提升、傳感器定位等功能。

1.3企?業(yè)?級(jí)?網(wǎng)?絡(luò)

1.3.1企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的主要任務(wù)是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制和監(jiān)視，它需要連接的是現(xiàn)場(chǎng)的各種執(zhí)行器，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)據(jù)交換來(lái)了解現(xiàn)場(chǎng)的信息并對(duì)執(zhí)行器發(fā)出命令，以保障快速、安全、穩(wěn)定地執(zhí)行完生產(chǎn)工藝。

企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)則不同，它除了需要了解生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息外，還要對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、對(duì)報(bào)表和圖紙進(jìn)行打印和傳輸、發(fā)送生產(chǎn)計(jì)劃、執(zhí)行資源分配，它需要連接的有個(gè)人PC、服務(wù)器、操作站、打印機(jī)、制圖儀、電話等各種不同類型的設(shè)備。

按照功能結(jié)構(gòu)劃分，企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)可以分為三個(gè)大的層級(jí)：ERP企業(yè)資源規(guī)劃層、MES制造執(zhí)行層、FCS現(xiàn)場(chǎng)控制層。企業(yè)資源規(guī)劃層負(fù)責(zé)在宏觀上對(duì)生產(chǎn)和資源進(jìn)行分配，制造執(zhí)行層負(fù)責(zé)監(jiān)控、計(jì)劃、調(diào)度、管理等，現(xiàn)場(chǎng)控制層負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制和監(jiān)視。

1.3.2現(xiàn)場(chǎng)總線與企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)

現(xiàn)場(chǎng)總線位于現(xiàn)場(chǎng)控制層，也就是企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的最底層。當(dāng)然，位于最底層不代表現(xiàn)場(chǎng)總線的地位低，而是證明了它是企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。所有生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、計(jì)劃、管理、調(diào)度需要的信息基礎(chǔ)，都是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線獲得的；所有生產(chǎn)任務(wù)的進(jìn)行、故障后的緊急處理，都是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線執(zhí)行的。

現(xiàn)場(chǎng)總線的主要任務(wù)，就是通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息來(lái)完成生產(chǎn)的執(zhí)行。這些數(shù)據(jù)信息包括電機(jī)的電流、電機(jī)的轉(zhuǎn)速、管道的流量、閥門的狀態(tài)、溫度的高低、壓力的大小等，還包括控制電機(jī)的啟動(dòng)和停止、打開(kāi)和關(guān)閉閥門、發(fā)送警報(bào)等。現(xiàn)場(chǎng)總線傳遞的數(shù)據(jù)信息，是現(xiàn)場(chǎng)控制流程能夠正常進(jìn)行下去的基礎(chǔ)，也是企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)非常重要的部分。

現(xiàn)場(chǎng)總線除了為現(xiàn)場(chǎng)控制層的內(nèi)部數(shù)據(jù)交換提供支持以外，還需要和上層的網(wǎng)絡(luò)即企業(yè)資源規(guī)劃層、制造執(zhí)行層進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)外部數(shù)據(jù)交換。

但是現(xiàn)場(chǎng)總線使用各種不同的通信協(xié)議，需要使用各種設(shè)備或集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。第一種方法是使用網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)的兩側(cè)各連接兩種不同的通信協(xié)議，由網(wǎng)關(guān)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)換；第二種方法是將各種通信協(xié)議通過(guò)各自的板卡連接至工控機(jī)，由工控機(jī)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取和轉(zhuǎn)換；第三種方法是使用WEBserver(即網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器)，它是集成在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備如變頻器、PLC內(nèi)部的，可以方便地通過(guò)以太網(wǎng)來(lái)直接訪問(wèn)，以進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。前兩種方法都是通過(guò)設(shè)備來(lái)對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換的，而第三種方法則是基于以太網(wǎng)的，WEBserver是可以和其他通信協(xié)議并存的。

現(xiàn)場(chǎng)總線和上層網(wǎng)絡(luò)的連接，使得上層網(wǎng)絡(luò)可以直接獲得現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)信息，既擴(kuò)展了企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的功能，又?jǐn)U大了企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的范圍。企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)不僅能處理生產(chǎn)的過(guò)程數(shù)據(jù)，還能進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程控制，這是逐步走向全球化工廠的基礎(chǔ)。有了現(xiàn)場(chǎng)總線，人們就有了千里眼和順風(fēng)耳，可以遠(yuǎn)程地查詢生產(chǎn)的狀態(tài)、處理故障和報(bào)警信息，偏遠(yuǎn)地區(qū)、惡劣環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)也無(wú)需人員值守，只需要遠(yuǎn)程控制即可。

現(xiàn)場(chǎng)總線是企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，它是遠(yuǎn)程生產(chǎn)過(guò)程控制、企業(yè)資源和生產(chǎn)分析的技術(shù)基石，為企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程節(jié)省了大量的人力和物力。

1.4現(xiàn)場(chǎng)總線的組織及標(biāo)準(zhǔn)

1.4.1常用現(xiàn)場(chǎng)總線統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線一直是各大工業(yè)控制領(lǐng)域組織和技術(shù)人員的目標(biāo)，但由于涉及各大公司甚至國(guó)家利益，以及行業(yè)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)制約、地域習(xí)慣等復(fù)雜原因，這一目標(biāo)遲遲沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。目前為止，現(xiàn)場(chǎng)總線仍然處在一個(gè)百花齊放的時(shí)代，但各大廠商也逐漸理解了標(biāo)準(zhǔn)一致性的重要性，都開(kāi)始逐步加強(qiáng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的工作。

目前，在我國(guó)應(yīng)用范圍最廣的還是ProfibusDP通信協(xié)議，由于西門子公司的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)入國(guó)內(nèi)較早，網(wǎng)絡(luò)上各種問(wèn)題、故障的解決辦法都有現(xiàn)成的案例，加上ProfibusDP通信速度較快且PLC性能穩(wěn)定，所以ProfibusDP通信協(xié)議在國(guó)內(nèi)得到了很好的推廣，在冶金、紡織、港口、物流等眾多行業(yè)都有了普遍的應(yīng)用和經(jīng)典的案例。

CANopen通信協(xié)議則是得益于CAN總線在汽車行業(yè)的天然優(yōu)勢(shì)，一直在汽車行業(yè)得到了持續(xù)的發(fā)展。在汽車行業(yè)獲得了眾多的典型應(yīng)用及成功案例后，開(kāi)始逐漸向航天、石化、倉(cāng)儲(chǔ)、電力等行業(yè)擴(kuò)張。CAN總線的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化也一直走在整個(gè)行業(yè)的前列，是一個(gè)很有未來(lái)前景的通信協(xié)議。

Modbus通信協(xié)議是世界上第一個(gè)真正公開(kāi)化、透明化的通信協(xié)議，在眾多儀表及執(zhí)行器上的應(yīng)用使得它滲透到了各個(gè)不同領(lǐng)域的行業(yè)。由于其協(xié)議內(nèi)容透明且消息幀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是很多自動(dòng)化行業(yè)的從業(yè)人員必學(xué)的一種通信協(xié)議。因?yàn)?，它在通信過(guò)程中的信息很容易理解，有益于技術(shù)人員了解通信的實(shí)質(zhì)過(guò)程。無(wú)論是ModbusRTU還是ModbusASCII，都是從業(yè)人員很好的必修課。

當(dāng)然，現(xiàn)在發(fā)展最快、最火爆的還是工業(yè)以太網(wǎng)，Profinet、EthernetIP、ModbusTCP/IP都在新的設(shè)備上得到了很好的普及。工業(yè)以太網(wǎng)通信速度快，而且有以前商業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)做基礎(chǔ)，是未來(lái)的主流通信技術(shù)。但是，工業(yè)以太網(wǎng)目前也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，剛才提到的三大以太網(wǎng)基本原理和結(jié)構(gòu)都是有區(qū)別的，還有其他各大廠商開(kāi)發(fā)的各種截然不同的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)的一致性，在工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)上仍然是一個(gè)任重道遠(yuǎn)的工作。

除了以上通信協(xié)議外，目前世界范圍內(nèi)還有諸如基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)、LonWorks網(wǎng)絡(luò)、ControlNet、Interbus、ASI總線、DeviceNet、HART等眾多形形色色的現(xiàn)場(chǎng)總線，以及藍(lán)牙、ZigBee等無(wú)線通信技術(shù)，在必要的情況下，我們也需要對(duì)其應(yīng)用有所了解。

1.4.2現(xiàn)場(chǎng)總線的組織及標(biāo)準(zhǔn)

正如通信協(xié)議的百花齊放，現(xiàn)場(chǎng)總線的組織也是非常多的。如Profibus協(xié)會(huì)、工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)會(huì)、現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)、ODVA組織等，這些組織的主要任務(wù)是對(duì)旗下的通信協(xié)議進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)支持、市場(chǎng)推廣等工作。當(dāng)制造商或用戶對(duì)通信協(xié)議內(nèi)容及使用有疑問(wèn)時(shí)，可以直接通過(guò)這些組織獲得相關(guān)的信息。

現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)也是非常多的，其數(shù)量要多于通信協(xié)議的種類，因?yàn)橥粋€(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線不僅有自己的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)自身進(jìn)行規(guī)范化，也會(huì)因?yàn)橥茝V被寫入一些國(guó)家或者組織的標(biāo)準(zhǔn)中。常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)際電工委員會(huì)IEC的物理層標(biāo)準(zhǔn)IEC61158-