|
現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)總線(xiàn)綜述
張振華 2014/3/26 21:09:41
摘要：本文介紹了現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)總線(xiàn)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、及其在自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，介紹四種典型的現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)總線(xiàn)技術(shù)，敘述了現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)總線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)總線(xiàn) ，控制系統(tǒng)，組成，技術(shù)特點(diǎn)
1 引言
當(dāng)前，現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)總線(xiàn)已成為世界自動(dòng)化領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，這一涉及整個(gè)自動(dòng)化和儀表工業(yè)革命并使產(chǎn)品全面換代的新技術(shù)，在國(guó)標(biāo)上已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注�，F(xiàn)場(chǎng)工業(yè)總線(xiàn)技術(shù)是一種數(shù)字化的串行雙向通信系統(tǒng)。這一技術(shù)可將所有的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制器PAC或PLC或PC用一根電纜連接在一起，形成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)、車(chē)間級(jí)的數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)，可完成現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)臨測(cè)、控制、遠(yuǎn)程傳輸?shù)裙δ堋，F(xiàn)場(chǎng)工業(yè)總線(xiàn)技術(shù)使現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備的信息作為整個(gè)企業(yè)信息網(wǎng)的基礎(chǔ)，使企業(yè)信息的采集控制直接延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。
使用現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)總線(xiàn)技術(shù)不但大大提高了通信能力和系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，而且大大節(jié)省了系統(tǒng)安裝時(shí)的布線(xiàn)費(fèi)用和硬件費(fèi)用，并更加容易對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理和維護(hù)。這一技術(shù)代表了自動(dòng)化的發(fā)展方向，是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備通信的一場(chǎng)數(shù)字化革命。
它可用于各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，如汽車(chē)制造、造紙、紡織、石油化工、冶金工業(yè)、電力、鐵路交通及樓宇自動(dòng)化等。
2 組成
現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)通常被看作為一個(gè)系統(tǒng)、一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它主要由三部分組成：現(xiàn)場(chǎng)智能儀表、控制器、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)監(jiān)控及組態(tài)計(jì)算機(jī)。儀表、控制器、計(jì)算機(jī)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)卡及通信協(xié)議軟件連接到網(wǎng)上。因此，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)卡及通信協(xié)議軟件是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)和神經(jīng)中樞，監(jiān)控、組態(tài)計(jì)算機(jī)包含的軟件包括以下幾部分：用計(jì)算機(jī)進(jìn)行配置、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)提供平臺(tái)的組態(tài)工具軟件；將配置與組態(tài)信息根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議/規(guī)范的通信要求進(jìn)行處理，再?gòu)挠?jì)算機(jī)通過(guò)總線(xiàn)電纜傳送至總線(xiàn)設(shè)備的組態(tài)通信軟件；控制器編程軟件，用戶(hù)程序軟件，設(shè)備接口通信軟件；設(shè)備功能軟件以及運(yùn)行于監(jiān)控計(jì)算機(jī)（上位機(jī)）具有實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)、故障報(bào)警信息，并進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、趨勢(shì)圖分析及報(bào)表打印等功能的監(jiān)控組態(tài)軟件。
3典型現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)
（1） CC-LINK是CONTROL COMMVICATION LINK（控制與通信鏈路系統(tǒng)的編寫(xiě)），在1996年11月，由日本三菱為主導(dǎo)的多家公司推出，其增長(zhǎng)勢(shì)頭迅猛，在亞洲占有較大份額，它可以將控制和信息數(shù)據(jù)同是以10Mbite/S高速傳送到現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，具有性能卓越，使用簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，節(jié)省成本等優(yōu)占，其不僅解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)配線(xiàn)復(fù)雜的問(wèn)題，同時(shí)是有優(yōu)異的抗噪性能和兼容性CC-Link是一個(gè)以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感層，2005年的CC-LinR被中國(guó)批準(zhǔn)為中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)性技術(shù)文件。
（2）PROFIBUS是德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，由PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-PA組成了PROFIBUS系統(tǒng)。DP型用于分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)傳輸，是一種經(jīng)濟(jì)的設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸速率9.6kbi/s~12Mbit/s，主要用于現(xiàn)場(chǎng)控制器與分散I/O之間的通信，可滿(mǎn)足交直流調(diào)速系統(tǒng)快速響應(yīng)的時(shí)間要求，特別適合于加工自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用。FMS主要解決車(chē)間級(jí)通信問(wèn)題，完成中等傳輸速度的循環(huán)或非循環(huán)數(shù)據(jù)交換任務(wù)，適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開(kāi)關(guān)等。PA型采用了OSI模型的物理層，數(shù)據(jù)鏈路層，適用于過(guò)程自動(dòng)化的總線(xiàn)類(lèi)型。
PROFIBUS-DP物理層與ISO/OSI參考模型的第一層相同，采用EIA-RS485協(xié)議，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸速率的不同，可選用雙絞線(xiàn)和光纖兩傳輸介質(zhì)，PROFIBUS-DP數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議媒體訪(fǎng)問(wèn)控制（MAL）部分采用受控訪(fǎng)問(wèn)的令牌總線(xiàn)和主從方式。令牌總線(xiàn)與局域網(wǎng)IEEE8024協(xié)議一致，令牌在總線(xiàn)上的各主站間傳遞，持有令牌的主站獲得總線(xiàn)控制權(quán)，該主站依照關(guān)系表與從站或其它主站進(jìn)行通信。主從方式的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議與局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)不同，它符合HDLC中的非平衡正常響應(yīng)模式。該模式的工作特點(diǎn)是：總線(xiàn)上一個(gè)主站控制著多個(gè)從站，主站與每一個(gè)從站建立一條邏輯鏈路：主站發(fā)出命令，從站給出響應(yīng)；從站可以連續(xù)發(fā)送多個(gè)幀，直到無(wú)信息發(fā)送，達(dá)到發(fā)送數(shù)量或被主站停止為止。數(shù)據(jù)鏈路中幀的傳輸過(guò)程分為三個(gè)階段：數(shù)據(jù)鏈路建立、幀傳輸和鏈路釋放。
（3）IMTERBVS是德國(guó)Phoenix公司推出較早的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，2000年2月成為國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的開(kāi)放化系統(tǒng)互聯(lián)OSI的簡(jiǎn)化模型，具有強(qiáng)大的可靠性、實(shí)用性，可診斷性和易維護(hù)性抗干擾性，采用集總幀型的數(shù)據(jù)環(huán)通信，具有低速，高效率，并嚴(yán)格保證了數(shù)據(jù)傳輸同步性和周期性。
（4） Lonworks是美國(guó)ECHEL（未完，下一頁(yè)）
|