工業(yè)控制的應(yīng)用離不開經(jīng)典控制理論，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制中的廣泛應(yīng)用，反饋控制的要求體現(xiàn)在控制指令如何到達(dá)執(zhí)行器，而控制效果如何通過傳感器發(fā)回控制系統(tǒng)。在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中，現(xiàn)場(chǎng)總線能夠正確、快速、穩(wěn)定的通信，從而保證工業(yè)控制系統(tǒng)既能得到及時(shí)、準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，經(jīng)過高效處理后，又能快速、精確的發(fā)出執(zhí)行命令。

 

 

通信就是將信息從一個(gè)點(diǎn)傳送到另一個(gè)點(diǎn)，比如說電話、廣播和電視。工業(yè)通信系統(tǒng)也是如此，也需要發(fā)送器、接收器以及和通信鏈路。鏈路類型包括雙絞線、同軸電纜、光纖、無(wú)線和微波。發(fā)送端解調(diào)器調(diào)制數(shù)據(jù)，接收端調(diào)制解調(diào)器解調(diào)信號(hào)以再現(xiàn)原始數(shù)據(jù)，而其中的通信規(guī)則稱為協(xié)議。

 

 

工業(yè)通信與一般通信相比有一些特殊的要求，比如說工業(yè)環(huán)境就不同于辦公室環(huán)境。

 

工業(yè)通信主要是過程數(shù)據(jù)、狀態(tài)變量、維護(hù)等，數(shù)據(jù)分類如下表所示：

 

通信中和時(shí)間相關(guān)的特征有實(shí)時(shí)性、頻率、抖動(dòng)、生命周期、響應(yīng)時(shí)間、同步、時(shí)間和空間的相關(guān)性或一致性。工業(yè)通信往往要求保證通信的實(shí)時(shí)性，也就是說響應(yīng)時(shí)間是否滿足時(shí)間限制。

 

 

OSI模型定義了一個(gè)框架物理層通常與如電纜、連接器、網(wǎng)絡(luò)接口卡、無(wú)線傳輸硬件等物理介質(zhì)相混淆。物理層不僅定義了物理介質(zhì)及其正確連接的接口要求，物理層定義編碼方式、校驗(yàn)方法、帶寬、頻譜、載波、波特率、電、光、無(wú)線電信號(hào)、流入異步串行通信控制、電纜類型、連接器的機(jī)械設(shè)計(jì)。信號(hào)通過傳輸介質(zhì)從發(fā)送端到接收端。通信介質(zhì)的機(jī)械和電氣特性。

 

而數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)創(chuàng)建、傳輸和接收數(shù)據(jù)包，現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)于數(shù)據(jù)鏈路層有細(xì)分為L(zhǎng)LC和MAC兩層，前者提供接口網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，并控制與其對(duì)等體的邏輯通信，后者提供對(duì)特定物理編碼的訪問和傳輸。

 

應(yīng)用層規(guī)定了交互數(shù)據(jù)的方式，并定義了設(shè)備的各種信息、狀態(tài)和參數(shù)。

 

現(xiàn)場(chǎng)總線的通信數(shù)據(jù)一般分為標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)和通用消息。標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)是指控制器與傳感器、控制器與執(zhí)行器以及控制器之間傳輸過程變量。通用消息在系統(tǒng)組態(tài)和維護(hù)階段，用于文件的下載和上傳。

 

 

過去工業(yè)通信采用模擬信號(hào)，就是廣為人知的4-20mA技術(shù)，后來(lái)現(xiàn)場(chǎng)總線使用數(shù)字通信體現(xiàn)出抗噪聲、減少電纜、診斷功能等諸多的優(yōu)點(diǎn)。因此現(xiàn)場(chǎng)總線會(huì)取代4-20mA。

 

采用現(xiàn)場(chǎng)總線的關(guān)鍵要求之一是分布式智能。為了訪問現(xiàn)場(chǎng)總線，智能的傳感器和執(zhí)行器需要具備計(jì)算能力、數(shù)字通信、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，因此設(shè)備成本相對(duì)就高。

 

 

有人會(huì)把RS-232和RS-485當(dāng)成總線，其實(shí)兩者是一種接口的標(biāo)準(zhǔn)。接口標(biāo)準(zhǔn)主要從電氣特性（信號(hào)）、機(jī)械特性（DB9）、管腳功能進(jìn)行描述。兩者的主要區(qū)別就是邏輯如何表示，前者是電壓表示01，后者是電壓差表示01。具體的比較如表所示。

 

 

因?yàn)镽S-232只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信（雙機(jī)互聯(lián)），無(wú)法聯(lián)網(wǎng)（多機(jī)），而RS-485能夠連成總線型網(wǎng)絡(luò)，而且很多現(xiàn)場(chǎng)總線基于RS-485標(biāo)準(zhǔn)，所以有人會(huì)理解成485總線，但是嚴(yán)格來(lái)說485總線不是一種現(xiàn)場(chǎng)總線，只是有些現(xiàn)場(chǎng)總線是使用了RS-485作為其物理層定義，因此現(xiàn)場(chǎng)總線和485不是一個(gè)層次上的概念。

 

 

電纜和連接器的引腳分配。引腳分配取決于電纜的類型以及所使用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。電信號(hào)的格式。用于信號(hào)0和1的編碼，值或模擬中的特定值傳輸取決于所使用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線使用曼徹斯特編碼通信。

 

將時(shí)鐘同步信號(hào)就隱藏在數(shù)據(jù)波形中，每個(gè)碼元包含一個(gè)跳變，低到高或者高到低表示一個(gè)碼元。先理解碼元、比特、波特率、比特率，碼元就相當(dāng)于單詞，而比特就是字母，單位時(shí)間內(nèi)的傳輸?shù)拇a元就是波特率，而單位時(shí)間傳輸?shù)谋忍鼐褪潜忍芈省?/div>