现场总线技术解析：LonWorks与标准协议

"本文介绍了LonWorks总线的网络结构以及现场总线的相关知识，包括其特点、标准和常见协议。" 现场总线技术是自动化领域的核心组成部分，它改变了传统控制系统中的通信方式，使得现场设备能够通过全数字、串行双向的通信系统直接交流，实现了仪表与监控计算机之间的高效互动。LonWorks总线作为一种典型的现场总线，其网络结构包括监控计算机、不同速率的双绞线通道、路由器、网关和现场节点，能够灵活适应各种应用场景。 LonWorks总线网络结构中，监控计算机通常位于网络的顶层，负责整体监控和数据管理。78Kbps的双绞线用于连接各个现场节点，实现基本的数据传输。而1.25Mbps的双绞线主干通道则提供了更高的带宽，适用于大数据量的传输需求。此外，10Kbps的电力线也被利用，使通信网络能够利用现有的电力基础设施。路由器在不同通信通道之间起到桥梁作用，确保数据正确传输。网关则用于连接LonWorks总线与其他类型的总线网络，如以太网或其他现场总线，实现不同网络间的通信。 现场总线的特点包括开放性、互操作性、功能自治性和高度分散性。开放性意味着不同厂商的设备可以无缝对接，互操作性确保不同设备间的兼容性。功能自治性是指现场设备具有自我处理信息和控制的能力，而高度分散性则是指控制系统结构不再集中在中央处理器，而是分布在整个网络中。这些特点使得现场总线在应对复杂和分布式控制任务时具有优势。 现场总线标准方面，国际电工委员会（IEC）的TC65和技术委员会TC17B负责制定相关标准，其中IEC61158是最重要的现场总线标准之一，涵盖了多种类型的现场总线，如ControlNet、Profibus、FF-HSE、SwiftNet、WorldFIP和Interbus等。尽管标准化过程受到各大公司利益冲突的影响，但IEC61158的发布标志着现场总线技术向标准化迈出了重要一步。 现场总线技术的应用广泛，例如，PROFIBUS是欧洲广泛应用的标准，而FOUNDATION Fieldbus（FF）则在全球范围内拥有大量支持者。DEVICENET和AS-Interface（AS-i）等总线在特定领域，如低压开关和控制装置中也有显著的市场份额。 现场总线技术推动了自动化行业的进步，通过 LonWorks 总线这样的系统，不仅提升了通信效率，还简化了系统集成，降低了维护成本，并增强了系统的灵活性和可靠性。随着技术的不断发展，现场总线将进一步融入工业物联网（IoT）和智能制造等新兴领域，持续影响着自动化控制的未来。