現(xiàn)場總線(Fieldbus)是應(yīng)用于過程控制現(xiàn)場的一種數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，它不僅包含有過程控制信息交換，還包含設(shè)備管理信息的交流。通過現(xiàn)場總線，各種智能設(shè)備(智能變送器、調(diào)節(jié)閥、分析儀和分布式I/O單元)可以方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，過程控制策略可以完全在現(xiàn)場設(shè)備層次上實現(xiàn)。它是一種串行的、數(shù)字的數(shù)據(jù)通信鏈路。現(xiàn)場總線可用在多種場合遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、工廠自動化、過程控制、數(shù)據(jù)通訊等。
現(xiàn)場總線的產(chǎn)品或技術(shù)自80年代開始發(fā)展以來，現(xiàn)已有40余種。在應(yīng)用中，無論采用那一種現(xiàn)場總線產(chǎn)品或技術(shù)，不管它的名氣有多大、牌子有多響，如果只談其產(chǎn)品的速度，而不談其支持總線系統(tǒng)的效率，那將無法評價一種產(chǎn)品或技術(shù)的優(yōu)劣。這在構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)的選型中顯得尤其重要。本文就現(xiàn)場總線的速度和現(xiàn)場總線的效率問題進(jìn)行討論。并導(dǎo)出評價現(xiàn)場總線效率的計算方法。
1 現(xiàn)場總線的速度
在現(xiàn)場總線條件下(特別是在惡劣環(huán)境時)，大多數(shù)現(xiàn)場總線介質(zhì)采用雙絞線或同軸電纜(現(xiàn)在使用光纖也很常見)，而這些傳輸媒體的頻帶寬度、分布參數(shù)和傳輸速度息息相關(guān)，無論DTE(Data Ter-minal Equipment)通信速度有多高，但絕不等于DCE(Data Circuit Equipment)就一定有那樣高。通俗地講，DTE速度指的是PC到MODEM之間的速度，DCE速度為MODEM到MODEM之間的傳輸速度(在無MODEM情況下，DTE速度是PC到通信口之間的速度，DCE速度為通信口到通信口之間的傳輸速度)。由于現(xiàn)場總線使用媒體的限制，DTE速度很高時，DCE速度有可能很低。因此，現(xiàn)場總線的速度決不是某種芯片或某種通信卡或設(shè)備所具有的速度，應(yīng)為其形成現(xiàn)場總線后的DCE速度。
例如，在進(jìn)行某海港礦石碼頭生產(chǎn)作業(yè)自動監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場總線設(shè)計時就遇到此類問題。按設(shè)計數(shù)據(jù)量選擇通信總線產(chǎn)品時，其技術(shù)指標(biāo)(如速度指標(biāo))達(dá)到要求的產(chǎn)品，并不一定能做系統(tǒng)應(yīng)用。這個問題在下面的討論中將會明顯看到。
當(dāng)然，高的DTE速度是較高的現(xiàn)場總線速度的基礎(chǔ)。而高的現(xiàn)場總線速度會帶來較高的現(xiàn)場總線效率，這一點毋庸置疑。
通常定義總線速度為單位時間內(nèi)總線所傳送信息或數(shù)據(jù)的總量。
2 現(xiàn)場總線的效率
現(xiàn)場總線的速度和效率是二個不同的概念。
定義1:現(xiàn)場總線效率等于單位時間內(nèi)總線所傳有效信息或數(shù)據(jù)總量占單位時間內(nèi)總線上信息或數(shù)據(jù)總傳輸量的比率。
設(shè)E為現(xiàn)場總線效率，T為總傳送時間，Ql為T內(nèi)傳送的有效信息或數(shù)據(jù)量，Q為T內(nèi)傳送的信息或數(shù)據(jù)總量。則:
E=(Ql/T)/(Q/T)=Q1/Q (1)
例如，在串行異步通信模式下，異步接收是靠檢測傳送數(shù)據(jù)的起始位和終止位來確定數(shù)據(jù)位的。一般情況下，數(shù)據(jù)位為1個字節(jié)8bit，起始位占lbit，終止位占2bit，校驗位lbit。所以串行異步通信模式傳送1個字節(jié)的有效數(shù)據(jù)，有4bit的額外信息在內(nèi)。可以說串行異步通信的傳輸效率很低。由串行異步通信模式形戊的現(xiàn)場總線的效率也將很低，通常應(yīng)用于速度要求不高的場合。
再如，使用HDLC/SDLC規(guī)程模式的串行同步通信，由于其幀格式中信息段可以是任意長度(一般定為255B，即2040b)，雖然它的信息幀中也有起始結(jié)束標(biāo)志位(8bit+8bit)、地址段(8bit)、控制段(8bit)、校驗段(16bit)，但和串行異步模式相比較，它的傳送效率較高。因此，由串行同步通信模式形成的現(xiàn)場總線的傳輸效率較高。
由上述情況可以看出，現(xiàn)場總線的效率不僅和DCE速度有關(guān)，而且還受其使用的通信規(guī)約限制。
3 現(xiàn)場總線的實際速度和實際效率</str
