自動(dòng)化已成為一個(gè)家喻戶曉的名詞，社會(huì)生產(chǎn)力的快速發(fā)展更是離不開(kāi)工業(yè)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，但其中的奧妙并非人人皆知，但也并非是深?yuàn)W絕學(xué)，只是需要捅破那層窗戶紙而已。

生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)被劃分為不同的層次，可以用一個(gè)垂直分層模型的形式來(lái)描述，如圖 1所示。

管理公司的戰(zhàn)略性功能在“公司控制層”中執(zhí)行。公司分層的計(jì)劃和管理由從屬的“生產(chǎn)控制層”執(zhí)行。該區(qū)域也可命名為“公司或工廠控制層”。在“過(guò)程控制層”中，生產(chǎn)命令被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的工藝過(guò)程，而工廠更大的生產(chǎn)線通過(guò)這一層中的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制和監(jiān)視(制造、單元、過(guò)程主機(jī)控制單元)。

圖 1 生產(chǎn)自動(dòng)化的分層模型以及對(duì)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的要求

要求對(duì)過(guò)程變量進(jìn)行采集和控制的設(shè)備位于自動(dòng)化的最底層——現(xiàn)場(chǎng)層。除了控制單元以外，還包括人機(jī)接口/終端、傳感器、執(zhí)行器和各種復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。智能傳感器、測(cè)量轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制設(shè)備的使用也正逐漸增加?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)為一種全新的分布式控制測(cè)控系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中用于連接傳感器和執(zhí)行器的昂貴布線在現(xiàn)代工廠中被串行總線系統(tǒng)所取代(現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)、傳感器-執(zhí)行器-總線系統(tǒng))。由于不同的自動(dòng)化層對(duì)通信系統(tǒng)的要求也大不相同，因此使用按照層劃分的不同層的子系統(tǒng)的組合要比使用單個(gè)通用總線更合適。根據(jù)各個(gè)自動(dòng)化層的要求使用不同的通信系統(tǒng)，如圖 2所示。

圖 2 生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)中分等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

其中現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的最底層-現(xiàn)場(chǎng)層，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備裝置之間的互聯(lián)互通，并使生產(chǎn)過(guò)程的控制與更高的管理層緊密的聯(lián)系在一起。

采用現(xiàn)場(chǎng)總線、智能檢測(cè)和執(zhí)行設(shè)備后，可以得到更多的有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)與設(shè)備的狀態(tài)信息。在現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⒘刻岣叩耐瑫r(shí)，所需要的線纜卻大大減少了。采用現(xiàn)場(chǎng)總線后最大的優(yōu)勢(shì)是提供了現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的設(shè)備診斷、配置功能，便于網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)。

正由此，現(xiàn)場(chǎng)總線已成為工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中最后的一段筋脈，其通訊控制的可靠性是系統(tǒng)能否高效穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要的一環(huán)。