機床尤其是數控機床作為工作母機，在各行各業中的作用眾所周知，在機床的設計與制造中，設計師們一直在精益求精地提高機床的性能與產品外觀，機床的藝術造型作為設計師們的必修課，困擾機床設計師的一個難題是機床的接線接管，不管設計師怎樣精心設計機床外觀，一旦將管線接上之后，大家就會發現眼前的機器就像一個插滿了管子、牽滿了電線的“重病人”。還有一個難題就是點對點的控制線、動力線及信號線等線路之間的抗干擾和連接松動等情況，這更是令現場電氣工程師們頭疼的一個問題，現場總線技術的出現為有效解決這些問題提供了福音。

現場總線的主要特點

1.系統的開放性

傳統的控制系統是個自我封閉的系統，一般只能通過工作站的串口或并口對外通信。在現場總線技術中，用戶可按自己的需要和對象，將來自不同供應商的產品組成大小隨意的系統。

2.可操作性與可靠性

現場總線在選用相同的通信協議情況下，只要選擇合適的總線網卡、插口與適配器即可實現互連設備間、系統間的信息傳輸與溝通，大大減少接線與查線的工作量，有效提高控制的可靠性。

3.現場設備的智能化與功能自治性

傳統數控機床的信號傳遞是模擬信號的單向傳遞，信號在傳遞過程中產生的誤差較大，系統難以迅速判斷故障而帶故障運行。而現場總線中采用雙向數字通信，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，可隨時診斷設備的運行狀態。

4.對現場環境的適應性

現場總線是作為適應現場環境工作而設計的，可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線及電力線等，其具有較強的抗干擾能力，能采用兩線制實現送電與通信，并可滿足安全及防爆要求等。

現場總線使系統更靈活

總之，在數控機床中，各種控制器、執行器以及傳感器之間通過現場總線連接，線纜少、易敷設、實現成本低，而且系統設計更加靈活，信號傳輸可靠性高且抗干擾能力強。數控機床基于現場總線的控制系統將逐漸取代原有控制系統，復雜的線束將被現場總線所代替。據資料介紹，目前國內已經成功開發出應用于高檔數控機床的總線式數控系統，具備支持32軸6通道、768IN/512OUT開關量控制，且支持用戶二次開發。

現場總線系統是現場儀表和數字控制系統輸入輸出之間的全數字化、雙向、多站通信的系統。它將專用微處理器置入傳統的測量控制儀表，使它們各自都具有了數字計算和數字通信能力，采用可進行簡單連接的雙絞線等作為總線，把多個測量控制儀表連接成網絡系統，并按公開、規范的通信協議，在位于現場的多個微機化測量控制設備之間以及現場儀表與遠程監控計算機之間，實現數據傳輸和信息交換，形成各種適應實際需要的自動控制系統。

1.2現場總線技術的優點

與傳統的DCS系統相比，現場總線系統從設計、安裝、投運到正常生產運行及檢修維護，都體現出相當的優越性。

(1)減少硬件數量和投資：分散在現場的智能設備能直接執行多種傳感、測量、控制、報警和計算功能，因而可減少變送器的數量，不再需要單獨的調節器，計算單元等，也不再需要一些信號調節、轉換等功能單元。

(2)節省安裝費用：一對雙絞線或一條電纜上通?？蓲旖佣鄠€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。

(3)節省維護開銷：現場總線設備具有自診斷與簡單故障處理的能力;通過數字通信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。

(4)用戶具有高度的系統集成主動權：用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設備來集成系統。

(5)提高了系統的準確性與可靠性：與模擬信號相比，它從根本上提高了測量與控制的精確度，減少了傳送誤差，提高了系統的工作可靠性。 　　本實驗系統選取熱工生產過程中常見的溫度、壓力、流量和液位作為控制對象，采用基于Profibus現場總線的控制系統。下面分別介紹系統的結構和軟件組態。

2.1系統結構

系統布置如圖1所示。它主要包括現場總線控制網絡、液位控制臺、流量控制臺、壓力控制臺、溫度控制臺、上位機系統和PLC，這是一個典型的現場總線控制系統(FCS)。 　　現場總線技術的一個顯著特點是其開放性。它將原來封閉、專用的系統變成開放、標準的系統。使得不同制造商的產品可以互連，也使得第三方的軟件可以方便地在不同的硬件平臺上應用，從而簡化了用戶對 系統的開發。在本系統中，上位機監控軟件就是用美國Wonderware公司的工控組態軟件InTouch7.1開發的，下面作簡要介紹。

2.2軟件組態

該軟件設計要求能夠直觀地展現過程控制中的各個狀態和參數，并對一些參數建立適當的報警機制。軟件設計的主要畫面有過程控制、報警監控、趨勢畫面等。

其中，“過程控制”畫面如圖2所示。 　　現場總線的出現，給控制領域帶來了一次革命，將開創自動化的新紀元?；诂F場總線的控制系統FCS將取代傳統的DCS。但就目前情況來看，現場總線技術的發展還存在著一些問題，需要大家共同努力來解決。

3.1現場總線的應用狀況

隨著大量的現場總線的示范工程和示范工廠的建立，現場總線技術已經度過了啟蒙宣傳階段，進入推廣應用期，企業選用現場總線控制系統的條件已逐漸成熟。

首先，不同現場總線標準和廠商的競爭為用戶選擇系統集成提供了條件;其次，一些現場總線，如基金會現場總線，PROFIBUS等，已經取得了良好的應用業績，并在特定領域得到廣泛認同。

3.2現場總線存在的問題

首先，多種標準并存，沒有一種標準能覆蓋所有的應用面;其次，異種標準的現場總線間缺乏互操作性;再次，現在的應用主要是中小型系統，價格優勢未能體現，顯得比傳統系統開銷還大;最后，還有安全性問題，當總線切斷時，系統可能產生不可預知的后果。? 　　從上面的介紹和實驗系統的操作可以看出，現場總線在系統控制和管理方面都有著優越的性能。因此，可以預見，不久的將來現場總線控制系統將成為工業自動化的主流，在這其中，熱工過程控制可以起著良好的示范作用。