現場總線網絡已經使用了十多年了，在全球的工業(yè)自動化應用中展現了它的價值。大多數的情況下疤信，過程工廠中的現場總線網絡用于連接現場設備和上位計算機系統(tǒng)。
        這里討論的現場設備通常是儀表淹遵、分析儀和調節(jié)控制閥口猜。最常用的儀表類型是溫度、壓力透揣、流量和液位變送器－雖然一個典型的過程工廠也包含很多其他類型的過程變量變送器济炎。
        常用的分析儀類型是測量參數的化學成分，比如濕度辐真、二氧化碳须尚、甲烷和其他氣體和液體。調節(jié)控制閥提供了連續(xù)的液體和氣體的流量控制侍咱。

        連接現場設備的上位計算機系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)耐床、企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)和資產管理系統(tǒng)。這里討論的控制系統(tǒng)通常是基本過程或者調節(jié)控制系統(tǒng)楔脯。其他連接現場總線設備的控制系統(tǒng)包括先進過程系統(tǒng)和安全系統(tǒng)撩轰。
        現場設備通過具有高速數據通信的現場總線連接上位計算機系統(tǒng)的好處包括：
        ? 聯(lián)網設備的配置和健康管理，節(jié)省了成本昧廷；
        ? 聯(lián)網設備的電子文檔堪嫂，節(jié)省了成本；
        ? 預先維護姚熊，提高了運行時間猖沈；
        ? 預先維護，提高了性能红最；
        ? 預先維護捍彼，降低了維護成本。

        幾乎在所有的場合筑卑，現場總線都取代了設備的硬接線蒜猎，如：從現場儀表到控制系統(tǒng)的4-20mA連線。這個4-20mA信號用于把測量的過程變量傳送到過程控制系統(tǒng)。
        相反川麦，現場總線提供了一種高速雙向數據鏈路显憾，在現場設備和控制系統(tǒng)之間可以傳送數量廣泛的信息。最重要的信息是儀表健康方面的相關數據善歌，在需要預先維護的場合件塌，它們可用于上位計算機系統(tǒng)進行校準安排。
        校準安排僅在需要替換周期性維護的場合吸哩，可以節(jié)省維護費用漱凝，因為現場設備在它的工作參數之內是不需要校準的。當需要時诸迟，校準可以改進性能茸炒，因為在關鍵的現場設備需要經常進行校準，減少可能超限的漂移阵苇。
        預先維護可能是現場總線系統(tǒng)帶來的最重要的收益了壁公。使用現場總線提供的數據，工廠可以在問題發(fā)生之前預先發(fā)現它們绅项。這樣維護工作可以事先安排紊册，而不是等問題發(fā)生了再反應，節(jié)省了費用快耿，改進了安全囊陡。
        但預先維護的主要收益是避免宕機。如果一個現場設備出現失效掀亥，通常進行維修和替換設備時要使整個流程停下來撞反。
        現場總線是一種對許多數字工業(yè)網絡的統(tǒng)稱，包括但不限制铺浇，如：基金會現場總線（Foundation Fieldbus）痢畜，哈特（HART），EtherNet/IP祷消，Modbus TCP和Profibus轴及。很多現場總線網絡，包括上面提到的约落，因為各種原因塑渤，正在轉移到基于以太網的協(xié)議。
為什么要使用以太網确铛？
        現場總線的收益在多年多種的過程應用中饱舆，已經很好地歸檔，大多數已經安裝的現場總線使用的都是專有協(xié)議巨揪，這和基于以太網的協(xié)議正相反稻蒂。而基于以太網的現場總線可以提供更好的性能蒿荤，造價也更低，并且安裝簡單秒牙，維護容易禾绊。
        當在商業(yè)領域中提及以太網這個術語時，它通常是指使用TCP/IP協(xié)議的以太網網絡攻臀。在工業(yè)領域焕数，術語以太網只是特指底層的硬件，而不包括協(xié)議刨啸，協(xié)議可以由用戶按自己喜好選擇使用堡赔。壞消息是有很多相互競爭的工業(yè)以太網協(xié)議。好消息是所有協(xié)議都可以運行在同一個以太網硬件上设联，而且還是同時的善已。
        一個很好的性價比也許是轉換到以太網的主要因素。就在幾年以前仑荐，一個領先的現場總線網絡組織還在吹噓一個事實：使用他們專有協(xié)議的現場總線設備雕拼，在10年的時間里銷售了1百萬纵东。這個數量比起其他的競爭對手可能印象深刻粘招，但比起全球范圍內以太網設備的安裝數量，微不足道偎球。

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        因此筝赶，一臺支持EtherNet/IP的流量計用于測量和控制質量流量在一個工廠的連續(xù)過程相關的著色控制倚辟。制造商會進行現場試驗比較，選擇具有較高精度的質量流量計舰桑。通過EtherNet/IP直接把儀表連接到PAC早假，提供了多種收益。當現場設備通過以太網型的現場總線連接了控制系統(tǒng)弧岳、資產管理系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)凳忙，這些流量儀表能提供更多的價值
        這種儀表具有同時測量多種參數的能力，包括質量流量禽炬、產品密度涧卵、過程溫度勤家、體積流量、濃度和粘性柳恐。工廠希望能夠監(jiān)視這些參數伐脖，但不希望有多條線路，使用的解決方案是使用高速的100兆EtherNet/IP協(xié)議乐设。
        工廠可以使用儀表的先進診斷參數監(jiān)視功能讼庇，預先判斷對過程的影響，來自涂層近尚、零件組合巫俺、腐蝕、和乘有氣體的條件肿男。在問題發(fā)生之前進行預測柿癞，提前進行預先維護，減少了費用皂州，減少了宕機時間哩讶。
        這些應用的更多的明顯好處包括了減少40%的設備調試時間，減少了25%的回路識別劈产、 設備集成和過程回路整定時間誊配。做為一個網絡節(jié)點，馬上就可以識別一臺儀表卡涮，這是另一個收益请状，與儀表的透明性一起，可以從工廠車間到企業(yè)系統(tǒng)皱耗。
        毫無疑問铝儒，現場總線將不斷朝著基于以太網的方向發(fā)展。為了保持競爭极棵，現場總線組織將不得不采用以太網帶來的性價比的優(yōu)勢抬邑。
        最終用戶將需要以太網型的現場總線，從現場設備簡單嗤详、直接地連接到控制系統(tǒng)或者上位計算機平臺个扰，諸如DCS、PAC和ERP葱色、資產管理系統(tǒng)递宅。隨著過程工廠PAC使用數量的增加，以太網式的現場總線將會非常普及和自然苍狰。
        越來越多的工廠技術人員會更加熟悉以太網办龄，鼓勵以太網在過程工廠中的使用。內部的IT人員也會喜歡以太網型的現場總線舞痰，因為它們和公司的計算機系統(tǒng)網絡是相似的土榴。以太網型現場總線的這部花車正不斷前進诀姚，供應商和最終用戶也正在歡呼雀躍。
不是所有以太網現場總線都是一樣的

        現場總線組織都喜歡鼓吹他們的以太網是最好的玷禽，大多數都附著在商用的TCP/IP以太網基礎之上赫段，同時可以提供工業(yè)應用需要的實時性和可靠性。而這些告白需要最終用戶和系統(tǒng)集成商去判斷矢赁，毫無疑問糯笙，以太網型的現場總線有著很多的不同，而且經常還不能兼容蹈瑟。
        比如夯铡，EtherNet/IP和PROFINET是以太網型的現場總線，但不一定能混合和搭配使用相誓， 依附在這兩個標準的網關和/或者轉換器也是不一樣的闷墅。用另外的話講，一個支持 PROFINET的現場設備不能直接連接到具有EtherNet/IP端口的可編程自動化控制器（PAC）上贡按。
        解決這種問題的一個辦法是僅使用兼容相同現場總線的現場設備和控制器熙屁。不幸的是， 這通常是行不通的惫吝，因為多數過程工廠已經存在了遵從于不同現場總線標準的現場設備匹憎。
        甚至在一個綠色工廠或者過程中，通常不可能從供應商購買只依附一種以太網型現場總線標準的現場設備每镀。不經常使用的某些特殊儀表业满、分析儀和控制閥，如果需要使用現場總線連接到控制系統(tǒng)或上位計算機系統(tǒng)克矿，也要考慮它們能夠支持的網絡標準李臀。
        為了處理這個問題，很多供應商開發(fā)了網關設備楔绞，可以把一種以太網現場總線的協(xié)議之后成另一個協(xié)議结闸。比如，有一種網關可以把Modbus TCP現場設備連接到具有EtherNet/IP 端口的PAC上酒朵。
        雖然網關方案解決了不兼容的問題，最好還是避免使用這種方法扎附。有以下的原因蔫耽。第一，網關增加了現場總線安裝的總體成本留夜。第二匙铡，網關增加了設計和維護的復雜性。最后碍粥，網關需要附加的維護備件和存儲需求鳖眼。
        Foundation Fieldbus 高速以太網有希望成為工業(yè)標準黑毅，但不是所有DCS廠商都打算支持。最終用戶希望一種以太網現場總線兼容所有標準還要等待很長時間钦讳，在這之前矿瘦，最好使用兼容的組件，最大限度的可擴展栖挣，必要時使用網關学蛤。

（羅克韋爾自動化 華镕）

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