工业控制从早期的仪表就地控制、集中控制，已经发展到现在的集散控制系统(DCS)，在过去的20年中，过程工业对DCS系统及相关的仪表装置进行了大量的投入，DCS系统的应用结果得到了用户的肯定；仪表测量4-20mA输入(AI)及控制信号4-20mA输出(AO)是DCS系统与现场设备连接最本质的特点，这是控制系统和仪表装置发展的一大进步。

然而现在数字化和网络化成为当今控制网络发展的主要方向；传统的模拟量信号只能提供单个原始的测量和控制信息，信息量少，如气、液体流量变送器除了4-20mA流量信号，还有如温度、压力、密度等信号，并且在仪表信号或控制信号转变成4-20mA模拟信号时会丢失精度、增加延时、易受干扰、增加费用(AD、DA转换电路、每路信号传送的电缆)，所以对整个过程控制系统的机制进行数字化和网络化的现场总线升级，应是其发展的必然趋势。

现场总线在智能现场设备与自动化系统之间提供了一个全数字化的、双向的、多节点、冗余的可靠通信链接。现场总线的出现促进了现场设备的数字化和网络化，并且使现场控制的功能更加强大；这一改进带来了过程控制系统的开放性，使现场总线系统成为具有测量、控制、执行和过程诊断的综合能力的控制网络。

以北京京能高安屯燃气热电有限责任公司为例，机组装机容量845MW，供热能力596MW，是目前国内现场总线覆盖率最大的电厂，总线设备涉及马达控制器，变送器，电动执行器，气动执行器，温度变送器，电磁阀岛，分析仪表等，总机数量近2500台，并通过使用AMS设备管理系统实现所有总线设备的智能管理。

非冗余的现场总线一般只能用于非重要的现场信号的采集，在有控制输出(DO/AO)或有重要的信号测点需采集的现场总线控制系统中，国家标准都有严格的冗余配置现场总线及供电的设计要求及对应的严格测试验收规定；

现在能做到市场面广、冗余的现场总线大概只有西门子的Profibus DP，尽管DP总线背景强大，并有各大DCS厂家的加持，但DP总线的缺点是内在的，即大包排队问答通信机制，这个缺点使DP通信的实时性差（轮询问答，DP和FF总线宏周期一般在100ms~1s之间，做不到50mS或更小的控制周期）、实际节点少（电厂设计要求不多于15个，实际设计控制在10个以内）、可靠性（包括丢包概率大、丢包检测及丢包重发困难）、中继（不同速度网络的连接困难）、不能全部冗余(大量PA仪表的使用，PA不支持冗余网络)成为槽点，DP的配线、接线、调试都需要特殊的培训，另外DP总线通信部件、节点价格高昂，注定了冗余的DP总线只能在不差钱的大项目中使用（FCS方案投资较同规模机组DCS高约20~30％），研发并推广国产正真的平价、实时、冗余现场总线势在必行。

CANWeb现场总线简单介绍（简称CNW）：

CANWeb现场总线结合CAN总线及以太网的优点，将节点管理功能和实时数据通信功能分离，Web监控节点通信负载及通信质量，Web调试节点及配置参数；不同于轮询主从问答通信，CANWeb是触发小包通信，检测到节点信号变化满足发送条件即发送，实时性更好，通信负载小；CANWeb节点价格与RS485类似，但速度、可靠性却天壤不同，CANWeb总线为双绞线并接或光纤串接通信，布线、接口成本低，总线可选冗余、多主站，已应用于多个电厂DCS系统。

CANWeb冗余双网现场总线控制系统网络结构分3层：
MMI层(人机界面)、控制器层、IO总线层
以太网IP编号（IP最后一个BYTE）的分配标准：
（1）人机界面MMI层： 101~149
（2）控制器层DPU控制器： 01~49，对应冗余模块 51~99
（3）IO总线层CANWeb网关模块：151~199，对应冗余模块 201~249


1对控制器（DPU）一般带1对CNW冗余网关，1对CNW冗余网关可带多对光纤中继器去现场和现场控制设备及仪表通信；

详细见附件文档

1. 一体化设计：
可为客户贴牌、定制、技术转让等合作形式满足国标“一体化设计”的要求，提供现场总线网关模块和客户控制器通信协议定制，使贵公司的控制系统能快速进化成更可靠、更高性价比的一体化现场总线控制系统（FCS）系统；
2. 一冗到底：
严格按照国家标准设计CANWeb的所有设备，网关、节点、中继器等现场总线的设备供电、通信全为热备冗余，一冗到底，并可在线带电快速更换，无扰切换，无切换延时；

3. 全部电气隔离设计：
CANWeb的通信接口H/L/Z必须与节点设备完全电隔离，选冗余CNW设计时，2个CNW接口之间也必须完全电隔离， 隔离电压为2000VDC；

4. 光纤优先：
光纤通信无距离衰减、抗干扰，完全电气隔离，布线不需要考虑电气干扰，费用低，所有能用光纤通信的场所尽量使用光纤，尽量减少屏蔽双绞线的使用；

5. 节点Id小的优先发送：
CAN通信原理为CSMA/CD+AMP，CSMA（Carrier Sense Multiple Access ）指的所有节点必须都等到总线处于空闲状态时才能同时往总线上发送消息并侦听消息，CD+AMP（Collision Detection + Arbitration on Message Priority）指的是如果多个节点往总线上发送消息时，具备最高优先级（标识符最小）的消息获得总线占有权，把重要的节点Id取小值。

6. 节点限制：
一个CANWeb网关模块可带CANWeb节点的数量最多为98个；

7. 数据变量数量限制：
一个CANWeb网关模块最多只能有1000个WORD寄存器空间用于与控制器交换实时数据，16个DI/O占用1个WORD，如采集1500点温度的DAS系统，需配2对CANWeb网关模块；

8. 通信负载限制：
每段CNW屏蔽双绞总线（下面简称“每段CN总线”）的最大计算负载不能超过CN总线额定负载的80%，每段CN总线的实时负载不能超过CN总线额定负载的33%，如超过，需调高每段CN总线的额定负载或减少节点的数量，可Web页面实时监视总线负载及每个节点的通信负载，每个CNW节点必须标注最大及最小负载，用于设计负载时累加选择额定负载；

9. 通信线长度限制：
CNW额定速率可选1000_500_250_125_100_50_20_10KBPS，网关和光纤中继器连接用1MBPS速度，1MBPS线长不超过25米；光纤中继器与CANWeb节点的连接速度可选250、125、100、50KBPS；一般先按CN总线段的每个节点的最大负载及实时负载计算总负载，再按计算的总负载确定总线的额定负载，再按总线的额定负载校核总线长度是否满足条件，可通过增加中继器延长总线的长度；

10. 通信质量（丢包限制）：
由于CNW通信具有丢包重发机制，正常通信原则上应没有丢包，如有丢包，可调小每段CN总线的额定负载或增加中继器，可Web页面实时监视每个节点的通信丢包或丢包重发次数；

11. 中继器数量的限制：
CANWeb光纤中继器，需2个模块成对使用，单模单纤SC接口，智能过滤，不同速度可中继，20公里通信无衰减，小包通信，可无限串接；

12. 实时数据与管理数据功能分离：
客户的实时控制系统只与现场总线实时数据（含节点通信状态）通信，不参与现场总线的设备管理；现场总线的设备管理系统（CNW_MS）需另增加管理网关（CNW_MGW）、网络及管理计算机，CNW_MS与实时控制器完全隔离，CNW_MS的关停不会影响实时控制系统，CNW_MS能采集所有实时数据，节点CN1、CN2通信状态、节点的温度、现场总线的负载、丢包、重发包次数，中间运行参数(如阀门的累计开关次数等)，可配置节点的参数，管理网关的AODO数据输出可选择硬件关闭，CANWeb管理网关也可作为SIS、MIS的数据接口。

13. 控制器处理周期限制：
DCS系统控制处理周期是指从数据采集输入到控制运算再到信号输出这一系列动作完成的最小时间间隔，一般为采样周期的2倍。

由于CANWeb是触发小包通信，节点检测到信号变化满足发送条件即发送，通信负载小，实时性更好，对输入输出的延时主要来自控制器对CANWeb网关数据存储空间的大包问答间隔时间；

非冗余的现场总线一般只能用于非重要的现场信号的采集，在有控制输出(DO/AO)或有重要的信号测点需采集的现场总线控制系统中，国家标准都有严格的冗余配置现场总线及供电的设计要求及对应的严格测试验收规定；
现在能做到市场面广、冗余的现场总线大概只有西门子的Profibus DP，尽管DP总线背景强大，并有各大DCS厂家的加持，但DP总线的缺点是内在的，即大包排队问答通信机制，这个缺点使DP通信的实时性差（轮询问答，DP和FF总线宏周期一般在100ms~1s之间，做不到50mS或更小的控制周期[1]）、实际节点少（电厂设计要求不多于15个，实际设计控制在10个以内[2] [3]）、可靠性（包括丢包概率大、丢包检测及丢包重发困难）、中继（不同速度网络的连接困难）、不能全部冗余(大量PA仪表的使用，PA不支持冗余网络)成为槽点，DP的配线、接线、调试都需要特殊的培训[1]，另外DP总线通信部件、节点价格高昂[3]，注定了冗余的DP总线只能在不差钱的大项目中使用（FCS方案投资较同规模机组DCS高约20~30％[1] [3]），研发并推广国产正真的平价、实时、冗余现场总线势在必行。
冗余的CANWeb现场总线自2015年推出以来，大概已有近2500个节点的使用案例，销售FaPiao可证明。
与Profibus DP比较，CANWeb网络拓扑结构简单，布线施工方便，设备也仅有网关、纯电中继及光纤中继3种模块，CANWeb总线网络设备的价格为Profibus_DP总线网络设备价格的10~20%；CANWeb节点设备价格一般为DP从站设备价格的50%~75%；DP总线系统不是完全冗余的现场总线，CANWeb是全面支持冗余通信的现场总线；另外 CANWeb节点设备的调试及参数配置通过笔记本电脑的Web浏览器就可以完成，不需要软件及昂贵的调试设备。

冗余CANWeb现场总线网络拓扑结构简单，设备也仅有网关、光纤中继及纯电中继3种模块，控制室电子间会增加一个集中光纤配线柜，其他控制柜数量可减少2/3，控制系统成本至少减少60%；

对本身就含有IC控制芯片的现场仪表及控制设备，如压力/流量/电量等变送器、变频器、执行器等，在保持原来所有功能的基础上，选用带双CNW的芯片（如GD32F305RCT6芯片9元左右），参考CANWeb开发板就可以快速接入冗余现场总线，成本增加不会超过90元人民币，如减去原仪表的4~20mA功能，减去Hart协议功能（用Web浏览配置参数代替），冗余现场总线的仪表成本会比原来的更便宜，可免费为现场仪表及控制设备生产厂家提供冗余现场总线升级技术支持；

热电阻、热电偶及逻辑开关（DI、DO）等就地仪表可通过远程IO模块接入冗余现场总线；

电缆\电缆桥架：减少90%以上，用现场总线控制系统主要采用光纤及少量屏蔽双绞线做为通信线，可以较大程度上节约电缆、电缆桥架等安装材料，相应减少了90%以上施工工程量。
[1]现场总线技术在火电厂中的应用_钱烨_中国电力工程顾问集团投资有限公司_发电厂的自动化设计
[2]华能九台电厂现场总线应用情况汇报_颜渝坪_西安热工院
[3]浅析现场总线应用现状及其技术经济性_赵晋红_北京朗新明环保科技_电厂热工自动化高工
[4]京能集团高安屯热电智慧电厂建设探索与实践_杨承佐_北京京能高安屯燃气热电_生技部部长
[5]现场总线在DCS系统中的集成方法
[6]AMS智能设备管理在电厂的应用_艾默生过程管理公司
[7]现场总线技术在电厂的应用思考,赵瑞阳，华东电力设计院自动化