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知识路径： > 计算机系统综合知识 > 操作系统 > 网络操作系统与嵌入式操作系统 > 嵌入式系统 > 嵌入式系统网络 >
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相关知识点：3个
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现场总线（FieldBus）也被称做工业自动化领域的计算机局域网，是一种将数字传感器、变换器、工业仪表及控制执行机构等现场设备与工业过程控制单元、现场操作站等互相连接而形成的网络。它具有全数字化、分散、双向传输和多分支的特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。现场总线是一种低带宽的底层控制网络，位于生产控制和网络结构的底层，因此也被称为底层网，它主要应用于生产现场，在测量控制设备之间实现双向的、串行的、多结点的数字通信。
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现场总线控制系统（Field Control System, FCS）是运用现场总线连接各控制器及仪表设备而构成的控制系统，FCS将控制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维护费用。实际上FCS是一种开放的、具有互操作性的、彻底分散的分布式控制系统。
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嵌入式现场控制系统将专用微处理器置入传统的测量控制仪表中，使其具备数字计算和数字通信能力。它采用双绞线、电力线或光纤等作为总线，把多个测量控制仪表连接成网络，并按照规范标准的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成了各种适用实际需要的自动控制系统。FCS把单个分散的测量控制设备变成网络结点，以现场总线为纽带，使这些分散的设备成为可以互相沟通信息，共同完成自动控制任务的网络系统。借助于现场总线技术，传统上的单个分散控制设备变成了互相沟通、协同工作的整体。
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现场总线主要有总线型与星型两种拓扑结构。FCS通常由以下部分组成：现场总线仪表、控制器、现场总线线路、监控、组态计算机。这里的仪表、控制器、计算机都需要通过现场总线网卡、通信协议软件连接到网上。因此，现场总线网卡、通信协议软件是现场总线控制系统的基础和神经中枢。
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现场总线克服了在传统的集散控制系统中通信由专用网络实现所带来的缺陷。把基于专用网络的解决方案变成了基于标准网络的解决方案，同时把集中与分散相结合的集散控制结构变成了全分布式的结构。把控制功能彻底放到现场，依靠现场设备本身来实现基本的控制功能。归纳起来，FCS有如下优点：
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（1）全数字化。将企业管理与生产自动化有机结合一直是工业界梦寐以求的理想，但只有在FCS出现以后，这种理想才有可能高效、低成本地实现。
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（2）全分布。在FCS中各现场设备有足够的自主性，它们彼此之间相互通信，完全可以把各种控制功能分散到各种设备中，而不再需要一个中央控制计算机，实现真正的分布式控制。
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（3）双向传输。传统的4～20mA电流信号，一条线只能传递一路信号。现场总线设备则在一条线上既可以向上传递传感器信号，也可以向下传递控制信息。
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（4）自诊断。现场总线仪表本身具有自诊断功能，而且这种诊断信息可以送到中央控制室，以便于维护，而这一点在只能传递一路信号的传统仪表中是做不到的。
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（5）节省布线及控制室空间。传统的控制系统每个仪表都需要一条线连到中央控制室，在中央控制室装备一个大配线架。而在FCS系统中多台现场设备可串行连接在一条总线上，这样只需要极少的线进入中央控制室，大量节省了布线费用，同时也降低了中央控制室的造价。
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（6）多功能。数字、双向传输方式使得现场总线仪表可以摆脱传统仪表功能单一的制约，可以在一个仪表中集成多种功能，做成多变量变送器，甚至集检测、运算、控制于一体的变送控制器。
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（7）开放性。1999年年底现场总线协议已被IEC批准正式成为国际标准，从而使现场总线成为一种开放的技术。
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（8）互操作性。现场总线标准保证不同厂家的产品可以互操作，这样就可以在一个企业中由用户根据产品的性能、价格，选用不同厂商的产品集成在一起，避免了传统控制系统中必须选用同一厂家的产品限制，促进了有效的竞争，降低了控制系统的成本。
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（9）智能化与自治性。现场总线设备能处理各种参数、运行状态信息及故障信息，具有很高的智能。能在部件，甚至网络故障的情况下独立工作，大大提高了整个控制系统的可靠性和容错能力。
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（10）可靠性。由于FCS中的设备实现了智能化，因此与使用模拟信号的设备相比，从根本上提高了测量与控制的精确度，减小了传送误差。同时，由于系统结构的简化，设备与连线的减少，现场仪表内部功能的加强，使得信号的往返传输大为减少。进一步提高了系统的可靠性。
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