探究融入现场总线技术

周海雁

（中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司,合肥 230031）

探究融入现场总线技术

周海雁

（中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司,合肥 230031）

现场总线是一种高新的通信网络，它主要是将现场中的设备与数字化、多分支结构以及双向传输的自动化系统进行连接。本文介绍了现场连线中最为常见的两种形式，它们分别为FF以及HART 的总线，对融入现场总线技术及其选用事项进行探究，并指出了现场总线技术的发展趋势。

现场总线;技术;探究；发展趋势

0　引言

随着计算机网络技术的发展更新，导致了自动化行业的改革完善，并慢慢的形成了信息化的、开放自由的全自动系统的结构网络体系。现场总线技术是这次自动化变革的技术支持。现场总线技术主要运用于自动化生产、微机机器设备系统实施数字网络信息系统。它的主要技术是利用计算机网络化、数字通信信息化运用到自动化控制生产中去，形成一个完整体系的计算机网络和数字通信信息系统。这不仅能灵活可变的、安全可靠的分散系统控制，还可以形成控制范围内的信息化共享模式，优化生产模式，实现企业的科学管理模式，加强企业的工作效率。现场总线技术对技术研究、企业的工业生产的影响是全方面的，并改进完善了企业的生产模式，这极大的促进了社会的生产效率。

现如今，现场总线的技术得到了人们的广泛关注，是一个热点研究的课题。许多公司投入了大量的人力以及财力，对其进行了深入的研究，并争夺了经济市场的份额，期望成为该领域的主导者。进而使得现场总线技术存在一些复杂的画面，出现了多种标准的形式。为此，笔者通过对两种形式常见的现场总线技术进行深入的探究，并指出该技术选用过程中所要注意的问题以及现场总线技术的发展趋势。

1　现场总线中的主要形式

对于现场总线中的技术而言，它是国内外研究学者最为关注的话题，将现场总线技术作为研究的基础，全数字的控制系统成为新世纪自动化技术的主流。IEC以及ISO对这一技术中的标准化给予了广泛的关注。在现场总线技术中，国际标准化存在着非常复杂的局面。在当前，现场总线技术已开发了四十多种，其FF的总线以及HART的总线是当前最具影响力。接下来，笔者将一一对它们进行阐述。

1.1 FF的总线

在二十世纪九十年代中期，现场总线的基金会被诞生，这一基金会主要是由研究的季候、DCS以及PLC的厂商等一百二十多个成员进行组成，它是一个非商业以及非盈利性的标准化及学术组织，组织信息工作、人员培训以及技术发展等一些工作。FF的总线技术结合了IEC与ISA中的标准化工作，同时还结合了一些比较成熟的技术，最终研制出了基金会中现场总线的技术标准。FF的总线存在以下四大特征：

（1）全数字化形式的通信。这一数字信号代替了4至20毫安的DC模拟信号。而且在FCS系统中，从传感器一直到调节阀门，它的信号都转变为数字信号；而在DCS系统中，温度以及压力传感器需要将其物理量变换为4至20毫安的DC模拟信号，之后才可以送入到DCS系统中去。

（2）完全的分散形式。在现场总线当中，它的节点一般为现场设备或者是现场的仪表，其智能设备以及仪表具有较多的功能，也就是说存在着计算、控制以及报警等。比如说，对于温度变换器而言，它既有变换与补偿的功能，而且还有PID的运算与控制性能。现场总线可以将系统中的一些功能分配到智能设备当中去。

（3）可以进行互换互联的操作。在现场总线技术中，将功能模块以及参数进行标准化，进而能够让不同生产制造厂商中的现场设备进行互换互联，同时还可以让产品进行更新，改变DCS系统控制中的专用性以及封闭性。

（4）为控制过程进行的设计。现场总线可以加强自动化系统中的可靠性、安全性以及完整性。

1.2 HART的总线

对于HART的总线而言，它是应用在现场控制设备与智能化仪表间的一种通信协议，可以寻找出远程传感器中的数据通路地址。依照“ISO或OSI”的标准形式，可以使其进行简化，并且利用其中的两层进行制定，也就是物理层及数据链路层。

（a）物理层。它对HART总线中的传输介质以及信号方式有了一定的规范性。HART的通信模式可以进行多点连接或者是点对点的连接模式。其传输介质通常为双绞线，要是传输的距离比较长的话，可以将双绞线进行屏蔽。

（b）数据链路层。它对数据通信的规程以及数据的帧格式进行了有效的规范。HART中的协议一般为从控或者是主控的通信协议，在系统当中，主设备不超过两个，从设备不超过十五个。

2　现场总线技术选用存在的主要问题

当顾客有意购买现场总线的技术产品时，一般会遇到许多种现场总线技术产品的说明介绍，遇到这种情况时，顾客要先仔细考虑以下6大问题：

（1）认真观察哪些现场总线产品的销售量最好，一般来说质量好的产品销售量就好，消费者要仔细了解产品的销售量、设备运行状况、产品存在的缺陷。（2）设备系统自身的功能能不能满足消费者的要求。比如说，总线上的节点数量是否能满足一般情况的使用。（3）设备硬件设施：在供应商方面能不能卖一整套的总线技术产品，这是消费者要考虑的重点问题。（4）设备软件设施：现场总线技术产品的组态、仿真、监控等等一系列软件设施是否全都完整，特别是现场总线中的监控设施软件，这是设施控制系统中最重要的软件，它直接运用于企业生产和监控中，功能完整，运用极广。（5）整个现场总线运行系统的质量取决于系统的控制算法，消费者购买时要仔细的了解软件中是否有控制算法，是否能在设备节点上运用。（6）另外剩下的一些技术问题也要认真的考虑，比如说，现场总线中的智能仪表仪器是否和运行设备匹配等一些技术性的问题，虽然不是大问题，但是一些小问题往往影响整个工程的进展。

3　现场总线技术的发展趋势

现场总线的发展极大的促进了现场机器设备的计算机网络化和通信信息数字化的发展，也使得现场控制系统的发展越来越好。为了促进工业工程的发展，现场总线在以后的发展也将体现在以下五个方面：

（1）现场总线对于一次和二次仪表的研究开发，比如说，可以签订开放式的通信合同，HART的优势在于系统可以在局部升级，操作简单，运用方法便利。（2）对于现场总线的硬件和软件的开发利用：整个系统最重点的问题就是对系统通信设施和开放性，这是一个十分复杂的问题，对于各个厂家的设备软件、硬件运用到一个系统需要考虑许多的因素和条件，所以在进行网络设施的研制时需要特别考虑这个问题。（3）对于开发自由式的组态技术问题研究：目前来说,现场

表3　kp与ki的大小测试

3.3 根据转向控制调试，由此可以得出结论见表4

（1）kp=0.6为它的正极性；（2）kp=1是转向控P参数的理想值。综上所述，本设计达到设计要求。

4　结语

表4　kp值的大小测试

近年来，随着世界上智能汽车行业的飞速发展，极大地满足人们追求舒适的愿望。智能汽车行业的发展更能体现一个国家的综合国力，促使了许多国家举办智能车大赛。[1]两轮自平衡系统是一种两轮左右平行布置结构,类似于传统的倒立摆与蹊跷板平衡系统,本身是一个自然不稳定体。本文中双轮自平衡小车在智能车中有着独特的优势，简单、方便、快捷以及在转弯时的灵活性在智能车行业的发展有着不可替代的作用。

[1]蒋纬洋,邓迟,肖晓萍.两轮自平衡小车系统制作研究[J].国外电子测量技术,2012.31(06):76-79.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.241