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现场总线的最新进展
“现场总线标准在经过长达15年争论之后，终于形成了一个由多部分组成的IEC 61158国际标准”。这是上海工业自动化仪表研究所副总工程师、国际电工委员会IEC/TC65/SC65C/WG6委员缪学勤教授，于2000年9月22日在“2000年浙江省现场总线技术交流暨产品展示会”上所作主题报告的第一句话。报告共分五部分，论述了现场总线的最新进展，现摘要如下：
1．现场总线和现场总线控制系统
按照国际电工委员会IEC/SC65C的定义，安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行和多点通讯的数据总线称为现场总线（Field Bus），以现场总线为基础而发展起来的全数字控制系统称作现场总线控制系统（FCS）。
2．IEC 61158国际标准
国际电工委员会对现场总线标准的制定极为重视，早于1984年就筹备成立了IEC/TC65/SC65C/WG6工作组，开始起草现场总线标准。由于各国意见很不一致，国际上各大公司又为瓜分市场和保卫各自“庄园”而斗争，工作进展十分缓慢。经过十年的努力，相继推出了IEC 61158.2～IEC 61158.6现场总线物理层规范、链路服务定义和协议规范以及应用层服务定义和协议规范等5个标准。但在表决是否最终成为国际标准过程中，风波又起。为此根据IEC主席要求，工作组决定讨论制定单一标准的、多功能（multi-funetional）的现场总线标准，新的IEC 61158将保留原来的IEC技术报告并作为Type 1，其它总线将按照IEC 原技术报告的格式作为Type 2～Type 8进入IEC 61158。即 ：
Type 1 IEC 61158 技术报告
Type 2 Coutro1Net 现场总线
Type 3 Profibus 现场总线
Type 4 P-Net 现场总线
Type 5 FF(HSF) 现场总线
Type 6 SwiftNet 现场总线
Type 7 WorldFIP 现场总线
Type 8 Interbus 现场总线
经过长达15年的争论之后，2000年1月IEC中央办公室公布了对新标准报告的投票结果，修改后的IEC 61158标准最终获得通过。
3．IEC 61158 8种类型现场总线
IEC 61158标准包括8种类型的现场总线，构成了8种现场总线控制系统体系结构。
3．1 Type 1 现场总路线
1999年1季度出版的IEC 61158 TS 技术规范全面定义的现场总线称作Type 1现场总线。该现场总线的网络协议是按照ISO OSI参考模型建立的，它由物理层、数据链路层、应用层，以及考虑到现场装置的控制功能和具体应用而增加的用户层组成。3．2 Type 2现场总线
Type 2现场总线得到Contro1Net International(CI)组织的支持。ContrlNet的基础技术最早于1995年面世。该总线网络是一种用于对信息传送有时间苛刻要求的、高速确定性网络，同时，它允许传送无时间苛求的报文数据。由Type 2现场总线构成的系统结构可以看出，从工厂到设备的五层结构简化为信息层（ethernet）、控制层（controlNet）和现场层（deviceNet）三层结构。
3．3 Type 3 现场总线
Type 3 现场总线得到Profibus用户组织PNO的支持，德国西门子公司则是Profibus 产品的主要供应商。由该总线构成的系统体系结构可以看出，通信网络体系结构共分4级，最低一级执行器/变送器级采用ASI位总线（IEC TC17B标准），现场一级采用Profilbus-DP现场总线，车间单元一级采用Profibus-FMS总线，工厂一级使用工业Ethernet网络。
3．4 Type 4 现场总线
Type 4现场总线由丹麦Process-Data Sikebory Aps 从1983年开始开发，主要应用于啤酒、食品、农业和饲养业，现已成为EN50170欧洲标准的第1部分。它得到P—NET（Process automation Net）用户组织的支持，在现场大约有5000个应用系统。
3．5 Type 5现场总线
Type 5现场总线即为IEC定义的H2总线，它由Fieldbus Foundation(FF)组织负责开发，并于1998年决定全面采用已广泛应用于IT产业的高速以太网（highspeed ethernet HSE）标准。该总线使用框架式以太网（Shelf Ethernet）技术，传输速率从100Mbps到1Gbps或更高。HSE完全支持Type 1现场总线的各项功能，诸如功能块和装置描述语言等，并允许基于以太网的装置通过一种连接装置与H1装置相连接。连接到一个连接装置上的H1装置无须主系统的干予就可以进行对等层通信。连接到一个连接装置上的H1装置同样无须主系统的干预也可以与另一个连接装置上的H1装置直接进行通信。
HSE总线成功地采用CSMA/CD链路控制协议和TCP/IP传输协议，并使用了高速以太网IEEE802.3μ标准的最新技术。
3．6 Type 6现场总线
Type 6 Swiftnet现场总线由美国SHIP STAR协会主持制定，得到美国波音公司的支持，主要用于航空和航天等领域。该总线是一种结构简单、实时性高的总线，协议仅包括物理层和数据链路层，在标准中没有定义应用层。
3．7 Type 7现场总线
成立于1987年的WorldFIP协会制定并大力推广Type 7现场总线。WorldFIP协议是EN50170欧洲标准的第3部分，物理层采用IEC 61158.2标准，其产品在法国占有60%市场，在欧洲市场占有大约25%份额。它们广泛用于发电与输配电、加工自动化、铁路运输、地铁和过程自动化等领域。
3．8 Type 8现场总线
Type 8现场总线由德国Phoenix Contact公司开发，Interbus Club俱乐部支持。它是一种串行总线系统，适用于分散输入/输出，以及不同类型控制系统间的数据传输。协议包括物理层、数据链路层和应用层，它已成为德国DIN19258标准。
4．市场和技术发展需要单一的现场总线
5．现场总线转向Ethernet网络
Ethernet网络出现于1975年，随后3 COM公司致力于使以太网的使用成为一个多供应商标准。1990年国际标准化组织采纳了其1982年定的标准，正式成为ISO/IEC802.3国际标准。Ethernet从最初10Mbps以太网，过渡到100Mbps 快速以太网和交换式以太网，直至发展到今天的千兆以太网和光纤以太网。可以说，开放的Ethernet是20多年来发展最成功的网络技术，并导致了一场信息技术的革命。
过去一直认为，Ethernet是为IT领域应用而开发的，在工业自动化领域只能得到有限应用，这是由于：
①Ethernet采用CSMA/CD碰撞检测方式，在网络负荷较重（大约40%）时，网络的确定性（determinism）不能满足工业控制的实时要求；
②Ethernet所用的接插件（connector）、集线器（hub）、交换机（switches）和电缆（cable）等是为办公室应用而设计的，不符合工业现场恶劣环境的要求；
③在工厂环境中，Ethernet抗干扰（EMI）性能较差。若用于危险场合，以太网不具备本质安全性能；
④Ethernet网还不具备通过信号线向现场仪表供电的性能。
随着网络技术的发展，上述问题正在讯速得到解决。为了促进Ethernet在工业领域的应用，国际上成立了工业以太网协会（Industrial Ethernet Association），并与美国ARC Advisory Group、AMR Research研究中心和Gartner Group等机构合作开展工业以太网关键技术的研究。加上各大网络公司、自动化公司（如西门子公司）等的努力，可以预见，象当年PC进入工业自动化领域一样，Ethernet/IP将会十分迅速地进入工业控制系统的各级网络。