1.4 现场总线概述

1.4.1 现场总线的产生

现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，生产过程包括连续生产过程和断续生产过程两类。现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备为网络节点，用总线将其连接，实现其相互之间的信息交换，完成自动控制功能的网络系统与控制系统。

现场设备的串行通信接口是现场总线技术的原形，由于大规模集成电路的发展，许多传感器、执行机构、驱动装置等现场设备智能化，即内置 CPU 控制器，完成如线性化、量程转换、数字滤波及回路调节等功能。因此，在这些智能现场设备上增加一个串行数据接口（如 RS-232/485）是非常方便的。有了这样的接口，控制器就可以按其规定协议，通过串行通信方式而不是I/O方式，完成对现场设备的监控。如果全部或大部分现场设备都具有串行通信接口，并具有统一的通信协议，那么控制器只需一根通信电缆就可将分散的现场设备连接起来，完成对所有现场设备的监控，这就是现场总线技术的初始想法。

基于这个初始想法，使用一根通信电缆，将所有具有统一的通信协议和通信接口的现场设备连接起来，这样，在设备层传递的不再是 4～20mA/24V（DC）的 I/O 信号，而是基于现场总线的数字化通信，由数字化通信网络构成现场级与车间级自动化监控及信息集成系统。

现场总线技术产生的意义如下。

☺ 传统的现场级自动监控系统采用一对一连线的 4～20mA/24V（DC）信号，信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。

☺ 现场总线技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术，是一次工业现场级设备通信的数字化革命。现场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备（智能体，带有通信接口）连接起来，用数字化通信代替 4～20mA/24V （DC）信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。

☺ 基于现场总线的自动化监控系统采用计算机数字化通信技术，将自控系统与设备加入工厂信息网络，构成企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。在计算机/现代集成制造系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的一个技术基础。