1 引言
       现场总线最早是在20世纪，其主要原理是在RS485、RS422基础上开发的数字通信协议，目前也广泛地应用于工业现场中，其具有很多优势，实现了多节点数字通信系统、同时具备双向全双工、半双工的串行数字通信系统，因此也是属于数字化开放的多点通信的控制网络。
       国际电工委员会IEC61158对现场总线的定义是“其主要是被安装在制造和过程区域内，能够实现现场设备与控制室内的自动化设备之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线”。该技术也成为了工业自动化发展的主要发展趋势。目前现场总线以全数字化、开放的、独立的双向多变量通信的优势已经逐步的替代了0-10VDC/0-20mA或4-20mA现场智能控制仪表信号。现场总线控制器具有很多的优点，包括数据检测、通信、数据处理成为一体，能够直接进行安装，简化了很多繁琐的过程。现场总线I/O的接线也费的简单，方便进行操作，只需要使用一根通信电缆沿着数据链从一个现场总线接口连接到下一个现场总线接口。
       就目前的情况来看，世界上有几十种现场总线，如德国西门子公司Siemens的ProfiBus，日本的CC-Link、MODBus，美国的DeviceNet与ControlNet等等，法国的FIP，国际标准组织-基金会现场总线FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，英国的ERA，挪威的FINT，PhenixContact公司的InterBus，Echelon公司的LONWorks，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，Arcnet，CarloGarazzi公司的Dupline，ASI（ActraturSensorInterface），SDSP，eterHans公司的F-Mux，以及丹麦ProcessData公司的P-net。对于这些现场总线已经被广泛地应用于各个行业中，包括自动化设备、医药、加工制造、交通运输、航天、国防、农业和智能楼宇等。
       我们工厂几条生产线分为了五期，对于设备主要是通过招标的形式进行选择合适的现场总线，以三菱PLC为控制核心的设备采用CC-Link现场总线，以西门子PLC为控制核心的设备采用PROFIBUS现场总线、MODBUS现场总线，从近几年的维护维修中可以对几种形式进行分析。
2 现场总线
       2.1  ProfiBus现场总线介绍
       ProfiBus可使分散的控制器从现场设备底层到车间实现网络化，其和其他的总线比较，ProfiBus具有很多优点，同时具有普遍性，目前也被广泛地应用于加工制造、过程和数
字自动化等。ProfiBus系统分为主站和从站两个主要部分：
       ProfiBus控制主站决定总线的数据通信效率，当一个主站得到总线控制权限时，没有外界请求也可以主动向其他站点发送信息。
       从站指的是外围仪表和执行器等设备，典型的从站包括：I/O装置、执行器、驱动器和控制器。它们本身不具备总线控制权，当主站发出请求时向它发送信息或对接收到的信息给予确认。ProfiBus从站也称为被动站，由于从站只占用总线协议的一小部分，所以实施起来特别方便。
       2.2 ProfiBus协议的结构
       PROFIBUS协议是根据ISO7498国际准，以Open System Interconnection-SIO作为参考模型制定的。对于工业现场底层网络来说，单个节点的信息量不大，信息传输的任务相对比较简单，对快速性、实时性的要求较高。现场总线采用的通信方式大都在OSI的基础上进行了不同程度的简化。
3 Modbus总线
       3.1 Modbus总线的工作原理
       Modbus是由施耐德电气公司（原为莫迪康后被施耐德收购）发明的，是全球首个真正用于工业现场的总线通信协议。Modbus网络属于一个工业通信系统，其系统结构的组成主要是硬件和软件，其被广泛地应用于各种数据读写采集和过程控制。Modbus网络只有一个主机，网络可支持247个远程控制器，但实际所支持的从机控制器数要由实际设备决定。采用Modbus系统，各PLC可以和中心主机交换信息而不影响各PLC执行原有控制程序。
       3.2 两种串行传输模式
       就目前的情况来看，MODBUS主要有两种传送方式，即ASCⅡ方式和RTU方式。MODBUS以LSB在先的形式传送数字量，以MSB在先的形式传送模拟量。MODBUS把通信参与者规定为“主站”（MASTER）和“从站”（SLAVE）。主站能够发送多个要求给从站，然后从站得到回馈信息。
       MODBUS的RTU方式规定通信字符串的最后两个字节用于传递CRC（循环冗余校验）数据。控制器与PLC之间通信的内容包括主站对从站的读取和写入。
4 CC-Link总线
       4.1 CC-Link总线的特性
       CC-Link是控制与通信链路系统（Control Communication Link）的简称，是日本三菱公司于推出的开放式现场总线，其通信速度多级可选择，数据容量大，而且能够适应于较高的管理层网络到较低的传感器层网络的不同范围是一个复合的、开放的、适应性强的网络系统，CC-Link的底层通信协议按照RS485串行通信协议的模型，大多数情况下，CC-Link主要采用广播方式进行通信，CC-Link也支持主站与本地站、智能设备站之间的通信。CC-Link具有性能卓越、使用简单、节省成本等突出优点。
       4.2 CC-Link的通信方式
       CC-Link的通信方式主要有循环通信和瞬时传送两种：循环通信意味着不停地进行数据交换。各种类型的数据交换即远程输入RX，远程输出RY和远程寄存器RWr、RWw。一个从站可传递的数据容量依赖于所占据的虚拟站数。占据一个从站意味着适合32位RX和/或RY，并以每四个字进行重定向。
       瞬时传送需要由专用指令FROM/TO来完成，瞬时传送占用影响循环通信的周期。
5 几种常用总线通信方式的比较
       5.1 传输介质
       PROFIBUS、MODBUS、CC-Link几种总线都是以串行传输为基础，从目前应用来看PROFIBUS、MODBUS、CC-Link在以RS485通信作为基础的方式上应用最为广泛，但是
PROFIBUS、Modbus除了RS485之外还兼容RS422、RS232两种通信方式和以太网设备，所以在组网方面PROFIBUS、Modbus灵活性比CC-Link更大一点。
       现场接线方面PROFIBUS、Modbus的选材比较“随意”，短距离用普通三芯电缆就可以，距离远、干扰大的线路可以选用屏蔽线或是屏蔽双绞线。西门子、莫迪康、罗克韦尔等企业也提供以上两种总线的专用电缆，但价格相对来说都比较高，国内部分厂家做的总线通信电缆完全可以满足要求。而CC-Link通信电缆一般需要在三菱厂家采购，价格相对较高，由于应用范围较小目前国内很少有厂家生产专用CC-Link通信电缆。
       目前各种总线通信除了传统的通信电缆之外很多厂家也开发了光纤通信技术，使得通信效率和稳定性大幅提高。PROFIBUS和CC-Link的光纤应用较多，Modbus由于其连接从站限制一般不用光纤通信，大多数采用传统接线方法的。
       5.2 硬件投入
       CC-Link总线通信需要单独的模块支持，Q系列、L系列中大型PLC的CC-Link模块单个就可达到五六千元，现场也需要单独配置CC-Link功能模块，对于变频器、传感器等控制器件支持CC-Link功能的多数为三菱产品，其他厂家产品很少有支持CC-Link功能的控制器件，三菱的变频器要用到CC-Link功能也需要单独安装功能元件，成本相对较高。
       西门子系列支持PROFIBUS的PLC包括：S7-200、S7-300、S7-400、S7-1200、S7-1500；其中S7-300、S7-400都自带接口。1500部分PLC模块自带接口，部分需要通过扩展模块来实现。S7-200/S7-1200都需要通过扩展模块来实现。需要说明的是200只能做从站并且需要外加EM277模块。除西门子外，罗克韦尔（ABB）施耐德等很多PLC都支持PROFIBUS通信而不需要额外的硬件扩展。变频器、传感器等控制器件支持PROFIBUS功能的也非常多，组网成本很低。
       相比较而言支持MODUS的PLC更为广泛，西门子全系列PLC、罗克韦尔（ABB）、施耐德、台达以及很多国产PLC的通信口都具备Modbus功能，很方便的实现Modbus通信，在小型网络中Modbus应用更为广泛，除日系变频器外德国、中国台湾、美国、欧洲生产的多数变频器都自带PLC通信功能而不需要而外的通信附件。小型网络MODUS的成本优势较大。
       另外，三菱FX系列、Q系列以及Q最近新出的L系列PLC都是不支持西门子的ProfiBus总线的，可是在有时车间里面却需要把FX连接到西门子的ProfiBus总线上，某些国产的ProfiBus通用型RS232/RS485桥接模块就能实现此功能。
       ProfiBus通用型RS232/RS485桥接模块作为中间模块，一方面将ProfiBus总线协议转化成RS232/485串行协议，使主站的信息下发给三菱PLC从站，另一方面将RS232/485串行通信协议转化成ProfiBus协议，使三菱PLC从站的信息上传给主站，以确保三菱PLC通过PROFIBUS总线和主站进行数据通信。
       5.3 维护成本
       相比较PROFIBUS和CC-Link总线由于多数变频器仪表都支持Modbus功能，设备初期投入较小，带来的一个问题就是一旦某个仪器的Modbus接口烧掉后很难维修，需要整体更换，而PROFIBUS和CC-Link只更换功能元件就可以，不需要更换整个的仪器，如果是现场干扰大或是有大功率电磁场器件还是选用PROFIBUS和CC-Link综合成本更低一点。
       除了硬件成本之外，现场维护人员的素质也要随之提高，很多电气维修人员习惯了原来的布线模式，对于总线、通信等一系列参数难以理解也会给生产线的使用造成很大影响，高科技的设备同样需要高素质的维护人员。
6 结束语
       现场总线的应用极大的提高了生产线的通信效率，降低了布线成本。但是也带来了数据传输、抗干扰、系统稳定性等一系列问题；在选用时要综合考虑现场情况、维修成本和维护人员的认知水平等各种因素。