众所周知现场总线的种类很多,目前国际上大概有40多种现场总线。导致多种现场总线同时发展的原因有两个,一方面是工业技术的迅速发展,使得现场总线技术在各种技术背景下得以快速发展,并且迅速得到普及,但是普及的层面和程度因不同技术发展的侧重点不同而各不相同;
另一方面,工业控制领域“高度分散、难以垄断“,这和家用电器技术的普及不同,工业控制所涵盖的领域往往是多学科、多技术的边缘学科,一个领域得以推广的总线技术到了另一个新的领域有可能寸步难行。
一、控制系统的层次
控制系统是有不同的层次的。左边的文字表示系统的逻辑层次,由上到下分别为协调级、工厂级、车间级、现场级和操作器与传感器级。现场总线涉及的是最低两级。右边的文字表示系统的物理设备层次,由上到下依次为主计算机、可编程逻辑控制器、小型控制器、传感器与操作器(如感应开关、位置开关、电磁阀、接触器等)。
二、各种现场总线的应用范围
对应不同的系统层次,现场总线有着不同的应用范围。纵坐标由下往上表示设备由简单到复杂,即由简单传感器、复杂传感器、小型PLC或工业控制机到工作站、中型PLC再到大型PLC、分布式控制系统(Distributed Control System,DCS)监控机等,数据通信量由小到大,设备功能也由简单到复杂。横坐标表示通信数据传输的方式,从左到右,依次为二进制的位传输、8位及8位以上的字传输、128位及以上齣帧传输以及更大数据量传输的文件传输。
ASI、Sensorloop。Se卹lex等总线适用于由各种开关量传感器和操作器组织的底层控制系统,而DeviceNet、PROFIBUS-DP和WorldFIP适用于字传输的各种设备,至于PROFIBUS-PA、Fieldbus Foundation等更多地适用于帧传输的仪表目动化坟备。所以对我们适用的总线在Sensor和Equipment的区域内。
在发达国家,现场总线技术从20世纪80年代开始出现并逐步推广到现在,已经被工业控制领域广泛应用。据说,2002年欧洲有40%的自动化工程项目采用了现场总线控制系统,到2005年达到了65%一70%。在国内,现场总线首先用在外国公司在华投资的生产线,如几乎所有外资汽车生产企业都有使用现场总线的生产线。啤酒罐装、烟草加工、机械装配、产品包装等生产线也大量使用现场总线。
一些市政工程也开始使用现场总线。在中国,20世纪90年代中后期引入现场总线,至今在技术概念上已被广泛接受,用户群和使用面迅速增加和扩大,许多自动化项目把现场总线控制作为选择方案之一,还有不少本土化的现场总线产品出现,并迅速得以产业化。
目前现场总线技术的应用主要集中在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山以及原设备制造商(Original Equipment Manufacturer,OEM)用户等各个行业,同时还有道路无人监控、楼宇自动化、智能家居等新技术领域。