现场总线是工业控制领域中用于现场设备控制和数据采集的通信网络,主要作用是在自动化生产过程中实现各种智能的现场设备的网络化互连,并保证它们之间的数据交换和信息传递。现场总线必须同时满足实时、可靠和强抗干扰等特点,其组成方式也必须满足工业环境下高温、湿度、震动、电磁干扰等严苛的工业环境要求。
现场总线包括总线物理层、总线数据链路层和总线网络层三个部分。
总线物理层是现场总线的底层,相当于传输介质和电器接口,包括总线的传输介质、连接器和协议、网线和电缆等部分。总线物理层工作在硬件设备层面,确保现场设备能够正确地传输信息和状态信号。
总线数据链路层相当于总线的中间层,主要负责数据传输和数据链路的管理,其主要任务就是将高层协议数据进行传输并在数据链路层上实现帧重组、校验、流控和纠错等功能,保证数据的可靠传输。
总线网络层是现场总线的核心和顶层,类似于TCP/IP协议中的网络层,在现场总线中,总线网络层主要解决网络管理、通信控制、安全措施、应用和协议等问题,保证现场设备的高效、稳定和安全运行。
现场总线是工业自动化和机器人控制领域中的主要通信方式,它广泛应用于自动化生产线、机器人控制、仓储自动化、工艺过程控制、船舶自动化等领域。随着工业4.0的发展和智能制造的提升,现场总线在工业智能化领域将有更加广泛的应用。