中国矿业大学详解现场总线：CAN总线与FCS的发展

现场总线是一种专为工业环境设计的通信技术，它在生产现场实现了微机化测量控制设备之间的双向串行多节点数字通信。这种技术被定义为开放性、数字化和多点通信的底层控制网络，旨在提高通信效率、精度以及抗干扰能力。 监控系统与现场总线的结合始于集散控制系统(DCS)的发展，随着生产规模的扩大，传统的气动、电动仪表已无法满足多点信息处理和操作控制的需求。DCS依赖模拟信号，如气压、电流和电压，但它们存在物理连接复杂、信号传递速度慢、精度受限以及抗干扰性能差的问题。 为解决这些问题，人们开始探索直接数字控制（DDC），但早期计算机系统的封闭特性限制了不同厂商设备间的互操作。现场总线技术的出现，如CAN总线，打破了这一瓶颈，引入了标准化的解决方案，使得遵循相同协议的自动化设备能够无缝连接，形成一个互操作的网络，实现了信息共享和综合自动化。 现场总线控制系统(FCS)采用了全分布式结构，将控制功能下沉到现场，智能仪表，如Honeywell的Smar变送器，成为这一变革的关键。这些智能仪表内置微处理器，不仅继承了传统模拟仪表的功能，还添加了数字信号处理能力，提升了与控制室的连接性能，使得数据传输更加高效且精确。 总结来说，现场总线技术革新了工业监控系统的设计，通过标准化接口和全分布式的架构，极大地提高了生产过程中的数据通信效率、可靠性和灵活性，促进了工业自动化向更高层次发展。这对于现代化制造业来说，是实现智能制造和远程监控的重要支撑。