SIEMENS韶关市西门子中国总代理商-西门子变频器伺服电机总代理

现场总线的基础是数字通信， 通信就必须有协议。从这个意义上讲， 现场总线就是一个定义了硬件接口和通信协议的标准。guojibiaozhun化组织（ISO）的开放系统互联（OSI） 协议，是为计算机互联网而制定的七层参考模型，它对任何网络都是适用的， 只要网络中所要处理的要素是通过共同的路径进行通信的。目前，各个公司生产的现场总线产品没有一个统一的协议标准，各公司在制定自己的通信协议时， 都参考OSI 七层协议标准， 且大多采用了其中的第1层、第2 层和第7 层， 即物理层、数据链路层和应用层， 并增设了第8 层， 即用户层。

1. 物理层

物理层定义了信号的编码与传送方式、传送介质、接口的电气及机械特性、信号传输速率等。现场总线有两种编码方式：Manchester和NRZ。前者同步性好， 但频带利用率低， 后者刚好Manchester 编码采用基带传输， 而NRZ编码采用频带传输。调制方式主要有CPFSK 和COFSK。现场总线传输介质主要有有线电缆、光纤和无线介质。

2. 数据链路层

数据链路层又分为两个子层， 即介质访问控制（MAC） 层和逻辑链路控制（LLC） 层。MAC层功能是对传输介质传送的信号进行发送和接收控制；而LLC层则是对数据链进行控制， 保证数据传送到指定的设备上。现场总线网络中的设备可以是主站，也可以是从站。主站有控制收发数据的权力，而从站则只有响应主站访问的权力。

关于MAC 层， 目前有3 种协议：

（1） 集中式轮询协议

集中式轮询协议基本原理是网络中有主站，主站周期性地轮询各节点， 被轮询的节点允许与其他节点通信。

（2） 令牌总线协议

这是一种多主站协议， 主站之间以令牌传送协议进行工作，持有令牌的站可以轮询其他站。

（3） 总线仲裁协议

总线仲裁协议机理类似于多机系统中并行总线的管理机制。

3. 应用层

应用层可以分为两个子层， 上面子层是现场总线信息规范子层（FMS）， 它为用户提供服务； 下面子层是现场总线访问子层（FAS），它实现数据链路层的连接。

应用层的功能是进行现场设备数据的传送及现场总线变量的访问。它为用户应用提供接口，定义了如何应用读、写、中断和操作信息及命令， 定义了信息、句法（包括请求、执行及响应信息）的格式和内容。应用层的管理功能在初始化期间初始化网络，指定标记和地址。按计划配置应用层，也对网络进行控制， 统计失败和检测新加入或退出网络的装置。

4. 用户层

用户层是现场总线标准在OSI 模型之外新增加的一层， 是使现场总线控制系统开放与可互操作性的关键。

用户层定义了从现场装置中读、写信息和向网络中其他装置分派信息的方法， 即规定了供用户组态的标准“功能模块”。事实上，各厂家生产的产品实现功能块的程序可能完全不同，但对功能块特性描述、参数设定及相互连接的方法是公开统一的。信息在功能块内经过处理后输出，用户对功能块的工作就是选择“设定特征” 及“设定参数”， 并将其连接起来。功能块除了输入、输出信号外，还输出表征该信号状态的信号。

现场总线技术的发展趋势

现场总线技术已成为工业自动化领域广为关注的焦点。国际上现场总线的研究、开发，使测控系统冲破了长期封闭系统的禁锢，走上开放发展的征程， 这对我国现场总线控制系统的发展是个极好的机会，也是一次严峻的挑战。现场总线技术是控制、计算机、通信技术的交叉与集成，涉及的内容十分广泛， 应不失时机地抓好我国现场总线技术与产品的研究与开发。

自动化系统的网络化是发展的大趋势， 现场总线技术受计算机网络技术的影响是十分深刻的。现在网络技术日新月异，发展十分迅猛， 一些具有重大影响的网络新技术必将融合到现场总线技术之中，这些具有发展前景的现场总线技术有：

• 1） 智能仪表与网络设备开发的软硬件技术。

• 2） 组态技术， 包括网络拓扑结构、网络设备、网络互连等。

• 3） 网络管理技术， 包括网络管理软件、网络数据操作与传输。

• 4） 人机接口、软件技术。

• 5） 现场总线系统集成技术。

现场总线属于尚在发展的技术， 我国在这一技术领域还刚刚起步。了解国际上该项技术的现状与发展动向，对我国相关行业的发展， 对自动化技术、设备的更新， 无疑具有重要的作用。总体来说，自动化系统与设备将朝着现场总线体系结构的方向前进， 这一发展趋势是肯定的。既然是总线，就要向着趋于开放统一的方向发展， 成为大家都遵守的标准规范。但由于这一技术所涉及的应用领域十分广泛，几乎覆盖了所有连续、离散工业领域， 如过程自动化、制造加工自动化、楼宇自动化、家庭自动化等，众多领域， 需求各异， 一个现场总线体系下可能不止容纳单一的标准。从以上介绍也可以看出， 几大技术均具有自己的特点，已在不同应用领域形成了自己的优势。加上商业利益的驱使，它们都正在十分激烈的市场竞争中求得发展。

有理由认为：在从现在起的未来10 年内， 可能出现几大总线标准共存， 甚至在一个现场总线系统内，几种总线标准的设备通过路由网关互连实现信息共享。