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這里的互可操作性，是指實現互連設備間、系統間的信息傳送與溝通，可實行點對點，一點對多點的數字通信。而互用性則意味著不同生產廠家的性能類似的設備可進行互換而實現互用。它將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現場設備中完成，僅靠現場設備即可完成自動控制的基本功能，并可隨時診斷設備的運行狀態。工作在現場設備前端，作為工廠網絡底層的現場總線，是專為在現場環境工作而設計的，它可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等，具有較強的抗干擾能力，能采用兩線制實現送電與通信，并可滿足本質安全防爆要求等。現場總線系統的接線十分簡單，由于一對雙絞線或一條電纜上通常可掛接多個設備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少，連線設計與接頭校對的工作量也大大減少。當需要增加現場控制設備時，無需增設新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，既節省了投資，也減少了設計、安裝的工作量。據有關典型試驗工程的測算資料，可節約安裝費用60%以上。由于現場控制設備具有自診斷與簡單故障處理的能力，并通過數字通訊將相關的診斷維護信息送往控制室，用戶可以查詢所有設備的運行，診斷維護信息，以便早期分析故障原因并快速排除。縮短了維護停工時間，同時由于系統結構簡化，連線簡單而減少了維護工作量。用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設備來集成系統。避免因選擇了某一品牌的產品被“框死”了設備的選擇范圍，不會為系統集成中不兼容的協議、接口而一籌莫展，使系統集成過程中的主動權完全掌握在用戶手中。由于現場總線設備的智能化、數字化，與模擬信號相比，它從根本上提高了測量與控制的準確度，減少了傳送誤差。同時，由于系統的結構簡化，設備與連線減少，現場儀表內部功能加強：減少了信號的往返傳輸，提高了系統的工作可靠性。此外，由于它的設備標準化和功能模塊化，因而還具有設計簡單，易于重構等優點。這樣，LONWORKS已經建立了一套從協議開發、芯片設計、芯片制造、控制模塊開發制造、OEM控制產品、最終控制產品、分銷、系統集成等一系列完整的開發、制造、推廣、應用體系結構，吸引了數萬家企業參與到這項工作中來，這對于一種技術的推廣、應用有很大的促進作用。PORFIBUS支持主—從系統、純主站系統、多主多從混合系統等幾種傳輸方式。主站具有對總線的控制權，可主動發送信息。對多主站系統來說，主站之間采用令牌方式傳遞信息，得到令牌的站點可在一個事先規定的時間內擁有總線控制權，共事先規定好令牌在各主站中循環一周的最長時間。按PROFIBUS的通信規范，令牌在主站之間按地址編號順序，沿上行方向進行傳遞。主站在得到控制權時，可以按主—從方式，向從站發送或索取信息，實現點對點通信。主站可采取對所有站點廣播（不要求應答）或有選擇地向一組站點廣播。PROFIBUS的傳輸速率為96～12KBPS最大傳輸距離在12KBPS時為1000M，12MBPS時為100M，可用中繼器延長至10KM。其傳輸介質可以是雙絞線，也可以是光纜，最多可掛接127個站點。CAN協議也是建立在國際標準組織的開放系統互連模型基礎上的，不過，其模型結構只有3層，只取OSI底層的物理層、數據鏈路層和頂上層的應用層。其信號傳輸介質為雙絞線，通信速率最高可達1MBPS/40M，直接傳輸距離最遠可達10KBPS/KM，可掛接設備最多可達110個。CAN的信號傳輸采用短幀結構，每一幀的有效字節數為8個，因而傳輸時間短，受干擾的概率低。當節點嚴重錯誤時，具有自動關閉的功能以切斷該節點與總線的聯系，使總線上的其它節點及其通信不受影響，具有較強的抗干擾能力。CAN支持多主方式工作，網絡上任何節點均在任意時刻主動向其它節點發送信息，支持點對點、一點對多點和全局廣播方式接收/發送數據。它采用總線仲裁技術，當出現幾個節點同時在網絡上傳輸信息時，優先級高的節點可繼續傳輸數據，而優先級低的節點則主動停止發送，從而避免了總線沖突。已有多家公司開發生產了符合CAN協議的通信芯片，如INTEL公司的82527，MOTOROLA公司的MC68HC05X4，PHILIPS公司的82C250等。還有插在PC機上的CAN總線接口卡，具有接口簡單、編程方便、開發系統價格便宜等優點。數據鏈路層用于按HART通信協議規則建立HART信息格式。其信息構成包括開頭碼、顯示終端與現場設備地址、字節數、現場設備狀態與通信狀態、數據、奇偶校驗等。其數據字節結構為1個起始位，8個數據位，1個奇偶校驗位，1個終止位。應用層的作用在于使HART指令付諸實現，即把通信狀態轉換成相應的信息。它規定了一系列命令；按命令方式工作。它有3類命令，第一類稱為通用命令，這是所有設備理解、執行的命令；第二類稱為一般行為命令，它所提供的功能可以在許多現場設備（盡管不是全部）中實現，這類命令包括最常用的現場設備的功能庫；第三類稱為特殊設備命令，以便在某些設備中實現特殊功能，這類命既可以在基金會中開放使用，又可以為開發此命令的公司所獨有。在一個現場設備中通常可發現同時存在這3類命令。HART支持點對點主從應答方式和多點廣播方式。按應答應方式工作時的數據更新速率為2～3次/S，按廣播方式工作時的數據更新速率為3～4次/S，它還可支持兩個通信主設備。總線上可掛設備數多達15個，每個現場設備可有256個變量，每個信息最大可包含4個變量。最大傳輸距離3000M，HART采用統一的設備描述語言DDL。現場設備開發商采用這種標準語言來描述設備特性，由HART基金會負責登記管理這些設備描述并把它們編為設備描述字典，主設備運用DDL技術，來理解這些設備的特性參數而不必為這些設備開發專用接口。但由于這種模擬數字混信號制，導致難以開發出一種能滿足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用總線供電，可滿足本安防爆要求。現場總線技術的發展應體現為兩個方面：一個是低速現場總線領域的繼續發展和完善；另一個是高速現場總線技術的發展。現場總線產品主要是低速總線產品，應用于運行速率較低的領域，對網絡的性能要求不是很高。從應用狀況看，無論是FF和PROFIBUS，還是其他一些現場總線，都能較好地實現速率要求較慢的過程控制。因此，在速率要求較低的控制領域，誰都很難統一整個世界市場。而現場總線的關鍵技術之一是互操作性，實現現場總線技術的統一是所有用戶的愿望。今后現場總線技術如何發展、如何統一，是所有生產廠商和用戶十分關心的問題。總體說來，自動化系統與設備將朝著現場總線體系結構的方向前進，這一發展趨勢是肯定的。既然是總線，就要向著趨于開放統一的方向發展，成為大家都遵守的標準規范，但由于這一技術所涉及的應用領域十分廣泛，幾乎覆蓋了所有連續、離散工業領域，如過程自動化、制造加工自動化、樓宇自動化、家庭自動化等等。大千世界，眾多領域，需求各異，一個現場總線體系下可能不止容納單一的標準。幾大技術均具有自己的特點，已在不同應用領域形成了自己的優勢。加上商業利益的驅使，它們都各自正在十分激烈的市場競爭中求得發展。有理由認為：在從起的未來10年內，可能出現幾大總線標準共存，甚至在一個現場總線系統內，幾種總線標準的設備通過路由網關互連實現信息共享的局面。在連續過程自動化領域內，今后10年內，FF基金會現場總線將成為主流發展趨勢，LONWORKS將成為有力的競爭對手，HART作為過渡性產品也能有一定的市場。這3種技術是從這一領域的工業需求出發，其用戶層的各種功能是專業連續過程設計的，而且充分考慮到連續工業的使用環境，如支持總線供電，可滿足本質安全防爆要求等。另外，FF基金會幾乎集中了世界上主要自動化儀表制造商；LONWORKS形成了全面的分工合作體系。這些因素對成為這一領域的主流技術是十分關鍵的。由于HART建立在廣泛采用的模擬系統之上，它可以充分照顧到現有設備和已有投資的效益，技術上也充分考慮連續過程使用環境的需要。它已經占有一定的市場份額，其技術本身還在不斷完善與更新，如提高傳輸速率等。國外HART儀表的市場份額還在不斷增長，呈上升趨勢，但是它畢竟是過渡性產品，其生存周期不會很長。國內則由于很多項目都是新項目，所以對兼容性的考慮較少，而對先進性的考慮較多，相信HART在國內的市場份額不會很大。國內市場與國外市場會有比較大的差異。一方面國外市場上占優勢的產品會不斷滲透到國內；另一方面，由于國內廠商的規模相對較小，研發能力較差，更多的是依賴技術供應商的支持，比較容易受現場總線技術供應商（芯片制造商等）對國內的支持和市場推廣力度的影響。國內僅LONWORKS技術有實質性的市場活動，所以大部分國內廠商將首先將接受LONWORKS技術。盡管FF號稱儀器儀表行業的未來標準，但是由于沒有明確的市場策略和在國內的積極的市場活動，市場份額將會受到很大影響。而且事實表明，所有的現場總線基金會（FF）會員在研制符合FF標準的同時，都同時推出采用LONWORKS技術的應用，由此可見LONWORKS技術的生命力十分頑強。在離散制造加工領域，由于行業應用的特點和歷史原因，其主流技術會有一些差別。PROFIBUS和CAN在這一領域具有較強的競爭力。他們已經在這一領域形成了自己的優勢。在樓宇自動化、家庭自動化、智能通信產品等方面，LONWORKS則具有獨特的優勢。由于LONWORKS技術的特點，在多樣化控制系統的應用上將會有較大的發展。現場總線技術的興起，開辟了工廠底層網絡的新天地。它將促進企業網絡的快速發展，為企業帶來新的效益，因而會得到廣泛的應用，并推動自動化相關行業的發展。
