现场总线(Fieldbus)是运用于进程操控现场的一种数字网络，它不只包含有进程操控信息沟通，还包含设备管理信息的沟通。经过现场总线，各种智能设备(智能变送器、调节阀、剖析仪和散布式I/O单元)能够方便地进行数据沟通，进程操控战略能够彻底在现场设备层次上完成。它是一种串行的、数字的数据通讯链路。现场总线可用在多种场合长途数据收集、监控、工厂主动化、进程操控、数据通讯等。
现场总线的产品或技能自80年代开端开展以来，现已有40余种。在运用中，不管选用那一种现场总线产品或技能，不管它的名望有多大、牌子有多响，假如只谈其产品的速度，而不谈其支撑总线体系的功率，那将无法点评一种产品或技能的好坏。这在构成运用体系的选型中显得特别重要。本文就现场总线的速度和现场总线的功率问题进行评论。并导出点评现场总线功率的核算办法。
1 现场总线的速度
在现场总线条件下(特别是在恶劣环境时)，大多数现场总线介质选用双绞线或同轴电缆(现在运用光纤也很常见)，而这些传输媒体的频带宽度、散布参数和传输速度休戚相关，不管DTE(Data Ter-minal Equipment)通讯速度有多高，但绝不等于DCE(Data Circuit Equipment)就必定有那样高。浅显地讲，DTE速度指的是PC到MODEM之间的速度，DCE速度为MODEM到MODEM之间的传输速度(在无MODEM状况下，DTE速度是PC到通讯口之间的速度，DCE速度为通讯口到通讯口之间的传输速度)。因为现场总线运用媒体的约束，DTE速度很高时，DCE速度有或许很低。因而，现场总线的速度决不是某种芯片或某种通讯卡或设备所具有的速度，应为其构成现场总线后的DCE速度。
例如，在进行某海港矿石码头出产作业主动监控体系的现场总线规划时就遇到此类问题。按规划数据量挑选通讯总线产品时，其技能目标(如速度目标)到达要求的产品，并不必定能做体系运用。这个问题鄙人面的评论中将会显着看到。
当然，高的DTE速度是较高的现场总线速度的根底。而高的现场总线速度会带来较高的现场总线功率，这一点毋庸置疑。
一般界说总线速度为单位时刻内总线所传送信息或数据的总量。
2 现场总线的功率
现场总线的速度和功率是二个不同的概念。
界说1:现场总线功率等于单位时刻内总线所传有用信息或数据总量占单位时刻内总线上信息或数据总传输量的比率。
设E为现场总线功率，T为总传送时刻，Ql为T内传送的有用信息或数据量，Q为T内传送的信息或数据总量。则:
E=(Ql/T)/(Q/T)=Q1/Q (1)
例如，在串行异步通讯形式下，异步接纳是靠检测传送数据的开始位和停止位来确认数据位的。一般状况下，数据位为1个字节8bit，开始位占lbit，停止位占2bit，校验位lbit。所以串行异步通讯形式传送1个字节的有用数据，有4bit的额定信息在内。能够说串行异步通讯的传输功率很低。由串行异步通讯形式形戊的现场总线的功率也将很低，一般运用于速度要求不高的场合。
再如，运用HDLC/SDLC规程形式的串行同步通讯，因为其帧格局中信息段能够是恣意长度(一般定为255B，即2040b)，尽管它的信息帧中也有开始完毕标志位(8bit+8bit)、地址段(8bit)、操控段(8bit)、校验段(16bit)，但和串行异步形式相比较，它的传送功率较高。因而，由串行同步通讯形式构成的现场总线的传输功率较高。
由上述状况能够看出，现场总线的功率不只和DCE速度有关，并且还受其运用的通讯规约约束。
3 现场总线的实践速度和实践功率
一般以为，现场总线的速度是单位时刻内总线数据或信息的传输才干，咱们以为这个界说不行切当。这也是许多现场总线产品(包含某些其它产品)最能利诱用户的当地。严格地讲，这个讲法只能称为现场总线的最高速度，而”真实现场总线的速度”应按以下界说:
界说2：关于1个固定的现场总线体系或网络，它的现场总线速度应为体系现场总线上一切终端(DTE)按必定信息或数据量(设定量)通讯1个循环后，其均匀单位时刻内数据的传输量。
设现场总线速度为V，总线负载数(终端数)为N，N个终端按必定信息或数据量传输1个循坏的时刻为T，T内数据传输总量为Q，则:
V=Q/T (2)
关于界说2，也很简单了解。按HDLC/SDLC规程进行串行同步通讯、当信息帧有多个时，相邻信息帧之间需求操控帧和总线复位时刻(无数据信息)联接，因而它的数据传输速度取均匀值，而不按单帧传输才干来核算是切合实践的。当总线负载较多时，体系又有应对周期和发送、接纳准备时刻，故该界说才干真实表达现场总线的实践速度。
很明显，界说1界说的现场总线功率也只能代表现场总线的最高功率(或吞吐才干)，并且还有它的不合理性，即它与时刻无关。也就是说，不管现场总线上的传送速度有多慢，总线功率E仍然有或许很高，这就违反了功率二字的原意。将界说1根据实践运用状况并参阅国外有关文献进行修改后，得出了比较精确的描绘。
现场总线的实践功率界说:
界说3:关于1个固定的现场总线体系或网络，它的总线功率应为体系现场总线上一切终端按必定信息或数据量(设定量)和给定通讯速度(波特率)通讯1个循环后，其传输有用信息或数据总量和实践信息或数据传输总量之比乘以(体系完好通讯周期内按给定通讯速度)传输总有用信息或数据所需的理论核算时刻和实践耗用时刻之比。
这个界说可解释为:总线的信息或数据功率与时刻功率之积。
设总线功率为E，B为通讯波特率，Q1为1个传输循环内有用信息或数据的传输量，Tl为按B传输Ql所需的理论时刻，Q为i个通讯循环周期内传输信息或数据总量，T为l个传输循环周期时刻，则
E=(Q1/Q)*(T1/T)*100% (3)
E=(Q1/T)/(Q/Tl)*100% (4)
理论上：Tl=Ql/B (5)
由式(3)能够看出:
当Ql=Q时,E=Tl/T*l00% (6)
若使Ql=Q或Q1挨近Q，必须有高功率的通讯规约(合理的通讯协议)。
明显，Ql=Q、Tl=T时，E=l。
这是最理想的状况。实践上，Ql＜Q、Tl＜T，因而，E＜l。
设Ql≈Q，Tl≈Q/B
则:E≈(Q1/T)*B*l00% (7)
式(7)阐明现场总线功率和总线通讯速度B成正比。Ql/T解释为运用通讯规约的合理性，当运用的通讯规约使得Ql=Q时，总线功率E约为100%，这明显是现在很难到达的。
由式(7)能够得出进步现场总线功率的办法:
①进步总通讯速度；
②添加通讯规约的合理性。
根据上面3个界说，再来衡量任何现场总线产品是否合适运用时，明显不能用它的最大目标(最高速度和最高功率)为根据，要用其实践总线功率和总线速度来评判。一种好的现场总线产品或技能应有高的现场总线功率，不然不能称好。
由以上评论能够得出以下定论:具有较高速度目标的现场总线产品，如不支撑合理的通讯协议，就不能使其具有较高的总线功率。
4 运用举例
现在用界说3核算RS-485总线下，进行串行异步通讯的总线功率问题。
假定RS-485总线(lkm双绞线)上有6个终端(一般PC机、485通讯卡、以C言语自编通讯程序)，以19200bit/s的速率进行主从通讯。设定传输数据量为19200bit/s(l0*1920)，通讯格局按每1个字节数据有lbit的开始位、2bit的停止位、lbit校验位。
通讯应对格局(握手信号)为:XXXXaaaa#和SSSSaaaa#，即:2*72bit。其间，XXXX、SSSS为体系代码，aaaa为终端号。
则Tl=9600/9600=ls Ql=9600bit
Q=9600*(1+1/3)+5*144=13520bit
实践通讯1个上位机对5个下位机通讯1个循环所用时刻为2.95s。
则实践速度V=Q/T=13520/2.95=4583bit/s
实践功率E=(9600/13520)*(1/2.95)*100%=24%
由此能够看出，这个体系的有用数据传输速度(实践速度)仅为4583bit/s，不到设定通讯波特率9600bit/s的1/2，其总线功率十分低。如用它做现场总线体系规划时，至少要有4倍以上的传输速度冗余才干到达9600bit/s有用数据的传送量。
以上对现场总线速度和现场总线功率的评论，在现场总线构成的自控体系的规划选型中曾运用，减少了不必要的精力和时刻的糟蹋。
