现场总线从工业通信角度的温暖回忆
情感共鸣：探索现场总线在工业通信中的角色与意义
在工业控制的应用中，经典的控制理论与计算机技术的广泛应用相结合，反映在控制指令如何到达执行器以及通过传感器发回给控制系统。在复杂的工业环境中，现场总线扮演着正确、快速、稳定的通信桥梁，从而确保了工业控制系统能够及时、准确地获取现场数据，并且高效地发出执行命令。
通信基础模型
通信是信息从一个点传送到另一个点的过程，比如电话、广播和电视。工业通信系统同样需要发送器、接收器以及通信链路。链路类型包括双绞线、同轴电缆、光纤和无线等。发送端解调器调制数据，而接收端解调器则解调信号以再现原始数据，这些规则称为协议。
工业通信特殊要求
工业环境不同于办公室环境，因此工业通信有其特殊需求。主要是关于过程数据、状态变量和维护等方面。时间相关特征包括实时性、高频率低抖动，以及响应时间同步性等。
现场总线满足Industrial Communication需求
OSI模型定义了物理层通常与物理介质，如电缆或网络接口卡相关，它不仅定义了物理介质及其连接方式，还规定了编码方式和校验方法。而数据链路层负责创建传输并接收数据包，其中LLC提供网络层协议并对逻辑设备进行交互，而MAC提供对特定物理编码访问。
替代4-20mA方案
由于数字化趋势，对抗噪声减少电缆使用诊断功能等优点，现场总线正在逐渐取代模拟信号（如4-20mA）。这种替换关键要素之一是分布式智能，这意味着设备需要具备计算能力数字化以及标准化协议，使得成本相对较高。
RS-232 & RS-485电气标准比较
RS-232与RS-485都是一种接口标准，但两者的区别在于逻辑表示形式。在RS-232中01由电压表示，而RS-485采用的是电压差表示01。这使得RS-485能够实现多点连接形成网络结构，因此有人可能将之理解为"485总线"；然而严格来说，它们并不属于相同概念级别，只是在某些情况下基于RS-485作为其物理层定义的一部分，所以不是直接等同于现场总线。
曼彻斯特编码与代码元概念
电缆和连接器分配引脚取决于所用网络架构，每个码元包含跳变，用来隐藏时钟同步信号。如果我们把单词看作字母，那么每个字母可以由几个字母组成，即码元数比特数多，而且波特率也是比特率倍数关系。
通信介质选择
现场总线一般使用有线连接原理上类似于利用电磁波通过通讯介质传递，如双绞铜線或光纤，有时候也会考虑无限技术，以适应不断变化的用户需求和发展速度，无限技术越来越被用于新的设计中，因为它具有灵活性好，可以轻松扩展安装区域范围更大，更方便管理配置设备之间距离远的情况下的通讯问题解决方案。此外随着行业对于可靠性的要求增加，无限技术因为其抗干扰性能更强，对此种情况更加合适。
通信模式
除了客户端/服务器模式，还有发布者/订阅者模式。这两种模式各自都有自己的优势。在客户端/服务器模式下，当客户端发出读请求后，服务器就回复。而发布者/订阅者模型非常适合事件通知，其核心思想是一种“推”或者拉”的方式操作，以保证即使在多个用户间共享信息的时候仍能保持效率。
9 结语
在现代工业自动化领域，与众不同的工作流程已经成为日常工作的一部分。但这并不意味着我们应该忽视那些帮助我们取得成功的工具——这些工具就是我们的现场总线。当你思考如何提高你的生产力，我们建议你深入了解这些工具及其潜力，以及它们如何融入你的当前项目中。你可能会惊讶地发现，你拥有的不仅是一个简单的人工智能助手，而是一个强大的合作伙伴，一起创造出不可思议的事情！
