現場總線很簡單。如此簡單，也許您會問，到底現場總線是什么呢。本文將會關注于在過程控制中兩種基本的現場總線：PROFIBUSPA和FOUNDATIONfieldbus™H1。我們將會談到現場總線如何工作，如何連接到儀器。也會解釋——大多數情況下——為什么你不能像廣告所宣稱的可以在一個現場總線主干線上連接32個設備。
　　
　　我們也會談到PROFIBUS、基金會現場總線和FISCO的不同。實體上安全的現場總線系統，安裝冗余的主干線，以及EDDL和FDT比較。
　　
　　現場是怎么工作的？
　　
　　在模擬控制系統中，設備生成4－20mA的輸出信號，通過雙絞線從遠程分裂蒸餾塔、液體灌和過程單元一路傳送到控制室、集成架、遠程I/O集成器或是遠程終端設備。相似的，4－20mA的控制信號從控制室到閥執行裝置、泵和其它一些控制設備。數百有時甚至數千的電纜通過電纜盤、終端架、配電柜、場地和管道迂回前進。
　　
　　低消耗的有效性、適合現場設備的強大的處理器開拓了消除大量的電纜同時增強了工廠數據的有用性的道路。
　　
　　圖1傳統的4－20mA的現場布線往往把電線、電纜、終端變的亂糟糟的
　　
　　圖2安裝現場總線大大簡化了布線
　　
　　不同于使用大量的獨立電纜，現場總線允許大量設備只使用一根電纜，叫做主干線（圖2）；每個設備作為一個分支連接到電纜上。當然，每個設備都會有連接到主干線的現場總線接口，并運行某些軟件來提供現場總線通訊。
　　
　　每個現場總線的主干線——無論是基金會現場總線H1還是PROFIBUSPA——是一個簡單的雙絞線，傳輸數字信號和直流電源，連接32個現場總線設備（溫度、流量、水平位置、和壓力傳感器、智能閥、執行機構等）到DCS或是相似的控制系統。大多數裝置是雙線總線驅動電流是10mA到20mA，但是，也會有4線現場總線裝置，通常在需要電流特別高的地方。
　　
　　在控制系統，一個現場總線主干線開始于一個接口設備。在一個FOUNDATION現場總線H1（FF）系統，接口被叫做H1卡；在PROFIBUSPA系統，它是PROFIBUSDP/PA主干線適配器。在主干線上根據信號布線和電能需求方式，FF和PA在以下幾點上是一致的：
　　
　　●zui小設備操作電壓9V；
　　
　　●zui大總線電壓32V；
　　
　　●zui大總線長度1900米（屏蔽雙絞線）。
　　
　　總線所需要的直流電源通常是通過現場總線供電，或是直流電壓調節器短路時所引起的高頻信號。典型的功率調節器可以在350mA到500mA之間有效，通常會在主干線－主干線之間防止干擾。對于PA，主干線適配器通常協調電源調節器的因素。在FF主干線電源調節器從H1接口卡上分離出來，通常被安裝在多余的雙絞線上，用來改善整體的可靠性。圖3顯示了典型的現場總線的主干線。
　　
　　計算一個現場總線的主干線上可以安裝多少個設備時，用戶必須把每臺設備所需要的zui大電流、主干線長度（因為電壓會在電纜傳輸過程中衰減）、和其它因素考慮進去。這個計算是簡單的歐姆定律的問題，目的在于當把所有的電壓衰減因素考慮進去之后，顯示zui少9V可以傳輸到主干線的終端。例如，每個需要320mA的設備以驅動20mA驅動16個設備，所以如果主干線是基于18AWG的電纜，并用25V的電源協調器供電，如果保證傳到終端的電壓為9V，則zui大的電纜長度是1000米。注意，許多用戶在9V之上了一個zui小的操作電壓，來允許意外的電流負載，以及未來的附加設備。
　　
　　圖3一個現場總線主干線開始于H1接口卡，基金會現場總線的一個電源，或是PROFIBUS主干線適配器。在一個主干線可以支持32個設備。方框中顯示“T”的代表終端。
　　
　　連接設備
　　
　　如所表述的那樣，每個現場總線設備以并列的方式連接到主干線。每個簡單的分支連接成為一個“T”。簡單的“T”連接（圖4）的問題就是，如果其中的一個設備出現問題，整個主干線將不能工作。在維修設備的時候，就會可能發生短路，現場的一些事故，可能會導致電氣問題或是主機的一些其它問題。所以要保證現場總線的成功實施，短路保護是一個必要條件。
　　
　　圖4“T”配置是現場總線zui簡單的連接方式。然而一旦一個設備失敗或是“短路”，它將會導致整個主干“癱瘓”。
　　
　　另外一種方式就是通過現場總線接線。通常會涉及到“設備適配器”——例如MooreHawke™TG200TRUNKGUARD™（圖5）——這就允許多個現場總線設備連接到一個位置。典型的情況是，用戶會安裝一個設備適配器，把附近的設備與之連接。現場總線那電纜將會與其它設備適配器連接。一個多設備主干可能會有幾個設備適配器。
　　
　　在設備適配器中使用兩種典型的電子分支短路保護方法。“電流極限”和“反向保護”兩種方法都可以防止主干上的分支短路錯誤，兩種方法都可以消除錯誤自動回復正常。
　　
　　電流極限技術短路電路的功率量，可以達到40mA到60mA（不同廠家各異）。但是它會在主干上持續保持這個錯誤。盡管這個設計保護了主干免于初始短路，額外的電流消耗將會剝奪其它設備從主干電源獲得電能，將會可能導致主干災難性故障。
　　
　　當短路保護剝奪了其它設備的電能以后，某些設備就會因為沒有足夠的電能進行主要操作而失效。因而，當電流極限保護方法使用在設備適配器上時，許多終端用戶要保留一個安全裕量。也就是說不要安裝主干理論上所允許多個的設備，要保留一些空余分支。
　　
　　例如，一個用戶如果期望主干可以在有兩個出錯設備的情況下繼續工作——失敗的設備可以占用120mA的電流——主干計算時就應該假設zui大電流可用值350mA減去120mA作為輸出時的電流，即230mA。
　　
　　雖然理論上主干可以驅動32個設備，每個設備10mA，但是實際上，它只能支持23個這樣的設備。在實際應用中，一些用戶在使用電流極*十分謹慎，只在每個主干上使用16個設備以防止大規模的主干失敗。
　　
　　MooreHawke的TRUNKGUARD設備適配器，應用了反向保護技術，從主干上斷開了短路的分支，防止整個網絡的損失。反向保護技術在每個分支上有一個邏輯電路（圖6），檢測每個分支或是設備上的短路情況，從主干上斷開分支，并有紅燈閃爍，以提醒維修人員。
　　
　　有了反向保護設備適配器，用戶可以不再為分支失敗擔心，可以放心的在現場總線主干線上放置更多的設備。因為H1卡的花費（2500美元）和其它主干硬件的昂貴花銷，在一個主干上放置更多的設備可以節省用戶不少的開支。
　　
　　主干終端
　　
　　每個現場總線為了通訊需要先要被兩個終端中止，如果主干沒有很好的中止，就會發生由于信號反射引起的通訊錯誤。許多設備使用手動開/關DIP開關來中止適配器，在一個主干中，zui后一個設備適配器，應包含一個終端器，所有的位于zui后一個適配器和H1卡之間的適配器應該把他們的終端器開關扳到關。
　　
　　圖5一個設備適配器允許多個設備連接到現場總線主干線。每個分支有一個短路保護，它不會對整個網絡造成危害。每個主干上可以使用多個適配器。
　　
　　圖6反向短路保護有一個可以檢測短路的邏輯電路，從主干上移除短路部分，并閃爍紅燈。防止短路危及整個主干。
　　
　　在圖3和圖5中標有“T”的方框顯示了一個典型的主干合適的中止位置。
　　
　　在啟動過程中運行時經常會遇到的問題是判斷終端器的位置是否正確。在安裝現場總線設備時，DIP終端器的開關有時候沒有在正確位置，就會在啟動過程中產生問題。設備可能會運行不正常，不明原因的退出主干，通常會產生嚴重破壞——所有這些都是因為終端器沒有設置正確。
　　
　　要檢查這個錯誤經常要對每個設備適配器進行物理檢查，來判斷整個主干的設備適配器是否設置正確。
　　
　　在TRUNKGUARD設備適配器中所使用的自動主干終端，簡化了運行和啟動。當設備適配器在判斷它是否是zui后一個現場總線設備適配器時，它會自動啟動；如果是，它就會自動把主干中止。如果不是，它不會自動中止主干，下游的設備適配器將會執行這個任務。安裝人員沒有必要再進行設置DIP開關這樣的工作來設置主干終端了。
　　
　　冗余現場總線
　　
　　現場總線有一個zui大的問題就是，所有的通訊和供電都基于一個簡單的雙絞線電纜。一旦這個電纜發生問題，它將會一次性的導致主干上所連接的所有設備失敗。不但主干失去了對其上的設備的控制