現(xiàn)場總線技術(shù)是一種集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、集成電路技術(shù)及智能傳感技術(shù)于一身的新興控制技術(shù)，按照國際電工委員會iec61158的標(biāo)準(zhǔn)定義：“安裝在制造和過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線”。一般認(rèn)為“現(xiàn)場總線是一種全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)，是用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工業(yè)總線”。
現(xiàn)場總線技術(shù)是在儀表智能化和全數(shù)字控制系統(tǒng)的需求下產(chǎn)生的。現(xiàn)場總線是連結(jié)智能化現(xiàn)場設(shè)備和控制室之間全數(shù)字式、開放式和雙向的通信網(wǎng)絡(luò)。隨著各種智能傳感器、變送器和執(zhí)行器的出現(xiàn)，一種新的工業(yè)控制系統(tǒng)體系?d數(shù)字化到現(xiàn)場、控制功能到現(xiàn)場、設(shè)備管理到現(xiàn)場的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)fcs（fieldbus control system）必將取代傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)dcs（distributed control system）。
1.現(xiàn)場總線的本質(zhì)含義
現(xiàn)場總線不僅是一種通信協(xié)議，也不僅是用數(shù)字信號傳輸?shù)膬x表代替模擬信號（4～20ma dc）傳輸?shù)膬x表，關(guān)鍵是用新一代的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)fcs代替?zhèn)鹘y(tǒng)的集散控制系統(tǒng)dcs，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)的集成。其本質(zhì)含義體現(xiàn)在以下六個(gè)方面：
⑴ 全數(shù)字化通信
和半數(shù)字化的dcs不同，現(xiàn)場總線系統(tǒng)是一個(gè)純數(shù)字系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線是用于過程自動(dòng)化和制造自動(dòng)化的現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表互連的現(xiàn)場數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，利用數(shù)字信號代替模擬信號，其傳輸抗干擾性強(qiáng)，測量精度高，大大提高了系統(tǒng)的性能。
⑵ 現(xiàn)場設(shè)備互連
現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表是指傳感器、變送器和執(zhí)行器等，這些設(shè)備通過一對傳輸線互連。傳輸線可以使用雙絞線、同軸電纜和光纖等。
⑶ 互操作性
互操作性的含義來自不同制造廠的現(xiàn)場設(shè)備，不僅可以互相通信，而且可以統(tǒng)一組態(tài)，構(gòu)成所需的控制回路，共同實(shí)現(xiàn)控制策略。
⑷ 分散功能塊
fcs廢棄了dcs的輸入/輸出單元和控制站，把dcs控制站的功能塊分散地分配給現(xiàn)場儀表，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制。
⑸ 通信線供電
現(xiàn)場總線的常用傳輸介質(zhì)是雙絞線，通信線供電方式允許現(xiàn)場儀表直接從通信線上攝取能量。
⑹ 開放式互連網(wǎng)絡(luò)
現(xiàn)場總線為開放式互連網(wǎng)絡(luò)，既可與同類網(wǎng)絡(luò)互連，也可與不同網(wǎng)絡(luò)互連，還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫共享。
2.現(xiàn)場總線存在的不足
現(xiàn)場總線技術(shù)自20世紀(jì)80年代產(chǎn)生以來，一直受到人們的極大關(guān)注，被譽(yù)為自控領(lǐng)域的一次革命。進(jìn)入90年代以來，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)一度成為人們的研究熱點(diǎn)，各種各樣的現(xiàn)場總線產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。隨著現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用，基于現(xiàn)場總線的智能傳感技術(shù)也面臨著諸多問題。
一方面，現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)的制定因技術(shù)、商業(yè)利益等原因造成多標(biāo)準(zhǔn)共存。iec 61158規(guī)定了ff、profibus等8種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，加上iec tc17已通過的3種現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)（ice 62026），導(dǎo)致目前現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)共有12種之多。由于各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)采用的通信協(xié)議完全不同，存在著智能傳感器的兼容和互換性問題，影響了總線式智能傳感器的應(yīng)用。
另一方面，現(xiàn)場總線還存在著瓶頸問題。表現(xiàn)在：現(xiàn)場總線切斷后，系統(tǒng)有可能產(chǎn)生不可預(yù)知的后果；系統(tǒng)組臺參數(shù)過于復(fù)雜，且其設(shè)定的好壞對系統(tǒng)性能影響很大；生產(chǎn)運(yùn)行需大量人機(jī)數(shù)據(jù)交換，現(xiàn)場總線系統(tǒng)的通信容量有限，容易造成信息流的阻塞。