本文作者冯晓升先生，全国工业过程测量和控制标准化技术委员会主任委员、教授级高工。 关键词：现场总线 形成　实施 一 前言 现场总线(Fieldbus)系统是一种数字化的串行双向通信系统。这一技术可将所有的现场设备(如传感器、执行机构、驱动器等)与控制器用一根电缆连接在一起，形成现场设备级、车间级的数字化通信网络，可完成现场状态监测、控制、远程传输等功能。现场总线技术使现场级设备的信息作为整个企业信息网的基础，使企业信息的采集控制直接延伸到生产现场。 使用现场总线技术不但提高了通信能力和系统运行的可靠性，而且节省了系统安装时的布线费用和硬件费用，并更加容易对系统进行管理和维护。这一技术代表了自动化的发展方向，是工业现场级设备通信的一场数字化革命。 二 现场总线标准的形成 现场总线技术起源于欧洲，目前以欧美地区最为发达。由于这是一项带有革命性的、领导今后各领域自动化潮流的技术，各国、各公司都投入了大量的人力、财力在市场上展开了激烈的竞争。据不完全统计，世界上已出现过的总线种类近200种，经过10多年的竞争和完善，目前较有生命力的有10多种，并仍处于激烈的市场竞争之中。 在现场总线的发展中有一些现象很值得注意： (1)每种总线都有其产生的背景和应用领域。总线是为了满足自动化发展的需求而产生的，由于不同领域的自动化需求各有其特点，因此在某个领域中产生的总线技术一般对这一特定的领域的满足度高一些，应用多一些，适用性好一些。如FF总线(Foundation Fieldbus)主要适用于流程工业，Profibus较适合于工厂自动化，CAN适用于汽车工业，Lon适用于楼宇自动化等。 (2)每种总线都力图拓展其应用领域，以扩张其势力范围。在一定应用领域中已取得良好业绩的总线，往往会进一步根据需要向其他领域发展。如Profibus在DP的基础上又开发出PA，以适用于流程工业。 (3)大多数总线都成立了相应的国际组织，力图在制造商和用户中创造影响，以取得更多方面的支持，同时也想显示出其技术是开放的。如WorldFIP国际用户组织、FF基金会、Profibus国际用户组织、P-net国际用户组织，ControlNet国际用户组织等。 (4)每种总线都有一个或几个公司且多是大型跨国公司为背景，公司的利益与总线的发展息息相关，如Profibus以Siemens公司为主要支持，ControlNet以Rockwell公司为主要背景，WorldFIP以ALSTOM公司为主要后台。 (5)大多数设备制造商都积极参加不止一个总线组织，以图左右逢源。有些公司甚至参加2~4个总线组织。道理很简单，装置是要挂在系统上的。 (6)每种总线大多将自己作为国家或地区标准，以加强自己的竞争地位。现在的情况如下，P-net已成为丹麦标准，Profibus已成为德国标准，WorldFIP已成为法国标准。上述3种总线于1994年成为并列的欧洲标准EN50170，其他总线也都形成了各组织的技术规范。 (7)在激烈的竞争中出现了协调共存的前景。这种现象在欧洲标准制订时就出现过，欧洲标准EN50170在制订时，将德、法、丹麦3个标准并列于一卷之中，形成了欧洲的多总线的标准体系，后又将ControlNet和FF加入欧洲标准的体系。各重要企业，除了力推自己的总线产品之外，也都力图开发接口技术，将自己的总线产品与其他总线相联接，如施耐德公司开发的设备能与多种总线相联接。在国际标准中，也出现了协调共存的局面。目前的IEC 61158中就已存在8种总线。 在这个总线技术的大潮流下，中国必定会卷入其中，中国目前面临的情况是各路总线进军中国市场，谋求在中国市场上占一席之地。国民经济各个领域早晚都会用总线技术武装自己，但中国本身却处于总线技术相当落后的局面，掌握这一技术的人才数量较少，能满足总线要求的设备尚处于开发阶段。在当前市场经济的前提下，如何把握时机，使中国在这一轮技术进步中跟上时代，最大限度地体现中国的国家利益，是每一个科技工作者和管理者必须认真思考的问题。 三 中国发展现场总线技术应采取的措施 中国如何发展现场总线技术，如何制订现场总线标准，这个问题已经讨论几年了。前一段时间主要是围绕着只搞一种总线还是允许多种总线并存的问题，随着新IEC61158的发布，8种总线共存于一个标准的事实结束了这个讨论。只搞一种总线的声音也随之销声匿迹。下一个问题是中国要搞哪些总线？怎么搞？多种总线共存的格局已在国际和国内成为定式。我们的标准怎么搞？是像IEC那样把8种总线协议打碎再混在一起搞成一个标准还是像欧洲标准那样一个总线一个总线地制订标准？对于这两种结构，我们选择第二种。 在IEC新的61158标准投票时，我们持积极的赞同态度，因为它的立场已从单一的总线转到了承认多种总线共存的立场上来了。这一转变事实上使多年未能通过的标准一下子得到了大多数人的赞同，解决了多年悬而未决的问题。这是其进步意义所在，是协调各方利益的最后产物，也是我国投赞同票的原因。但这个标准实际上是个政治产物，其结构存在很大问题，它把事实上相互独立的8种协议，写在一个文本中，让人在表面上看是一个标准。承认多总线共存这一事实，满足了各总线在国际标准中占有一席之地的要求，但使用起来很困难。我们不准备等同采用它有以下几个原因： (1)标准厚达4000页，8种总线揉在一起。用户要想用某一种，还要从里面往外挑，人为造成很多麻烦。 (2)对于我们采标来说，8种总线，有些是很著名的，国内也有应用和开发，有些在国内却没人听说过，一定都要将其转化为我国标准实在是没有道理。 (3)8种总线开放程度并不相同，我们订标准的目的之一是指导中国企业开发能够上线的装置，如果开放程度不够，照着标准也开发不出来，订标准有什么意义呢？ (4)这样照抄照搬使我们失去了对各种总线进行分析、鉴别、验证、选择的权利，这是不负责任的。 (5)IEC标准的8种总线之外也还存在一些市场上很活跃的总线，我们的体系也应具有一定的灵活性和开放性。 (6)每种总线都还在进行不断的发展、改进、完善、扩展，结构混杂，难以进行跟踪。 因此，我们采用欧洲标准的结构，每个总线独立成为一个标准，比如WorldFIP、Profibus、ControlNet、FF、P-net ……，对于这些标准，哪个够条件我们就做哪个，这样我们不必作无用功去做那些对我们没用的东西，而且用户一目了然。我们可以对这些总线一一加以鉴别比较，为我所用，并且今后的改进也方便，结构开放，有了更好的东西可随时接纳。 我们现在建立标准体系，与以往按计划经济下建立标准体系的工作模式有很大不同。以前是先搞一个标准体系表，相当于一个规划，把准备做的标准列于其中，然后是制订计划，把列在体系表中的标准项目按部就班地制订成标准。标准工作的成效为社会所有，工作的条件全部由国家提供。在当前市场经济条件下，再这么干就行不通了。 我们现在的做法是：也搞一个标准体系表，先确定标准的体系结构。当前已经确定是按欧洲标准结构，把我们认为在中国市场上有作为的总线协议列于其中。 四 我国现场总线标准所需要的条件 前面仅仅是对未来工作的一个预测，并不意味着这些总线协议就肯定会成为中国标准。随着技术的发展和市场的变化，一些总线可能会失去竞争能力，我们可以让他出局；一些总线可能会兴起，我们可以将其加入，因此我们说这个体系表具有预测性、开放性、动态性。在这个体系表的基础上，我们还要加一些边界条件，满足这些边界条件的总线，我们才能考虑把它变为我国的标准。因此，我们目前提出的标准体系，是一个具有预测性、开放、动态性的标准体系表，加上一些特定的边界条件。以后的工作就是积极引导，促成这些边界条件的达成。在这个基础上，就可以按部就班地制订标准了。标准工作的成效为社会各方所有，标准工作的条件由社会各方来提供。 那么什么样的情况叫做符合了条件呢？也就是说我们的边界条件是什么呢？这要从我们制订标准的目的来分析。 建立标准是为了指导开发、推荐技术、规范市场、方便用户使用和为用户建立信心。这里涉及到几方面的利益。 对于总线标准来说，一方面是全面掌握总线技术的各大跨国公司的利益，也就是各总线组织的后台老板，它们有技术、有资金、有产品，希望在中国市场上占有较大的份额。中国是一个有巨大潜力的市场，在全球经济发展放缓的情况下，中国仍以7%的速度在增长，而且这个以13亿人口为背景的市场今后的前景更是无法限量的。因而各大跨国公司看准中国市场是有其战略眼光的。 从中国方面看，改革开放是我国的既定方针，我们欢迎国际上的先进技术和资金进入中国，但前提是互惠互利，如果是只想占领中国市场而不与我们进行技术上的合作，甚至抑制中国的发展，我们是不欢迎的。另一方面是用户的利益，用户希望使用先进而可靠的技术和产品，同时需要尽可能降低投资的风险，这些风险包括经济风险、技术风险以及政治风险。他们希望在使用某一种现场总线时，能具有比较广泛的产品选择，对于连接在总线系统上的各类仪表、设备，希望能有更多样化的选择，不希望过分依赖一家公司，因为这样风险太大。另外，他们还需要合理的价位和及时的售后服务支持；再有一个方面就是国内的生产企业的利益，他们能够提供比较便宜的各类仪表和执行机构，但他们需要技术指导和技术支持将其产品升级为带总线通信功能的产品，他们需要的是开放的技术，只有这些企业的加入才能对于中国总线市场的开拓产生巨大的推动力量。 这3个方面的利益是