工业以太网与现场总线技术各自优缺点和应用_
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随着工业4.0战略的展开,计算机技术、通讯技术、IT技术的发展已经渗入到工控领域,其中最主要的表现就是工业现场总线技术和工业以太网技术。其中工业现场总线技术,特别是以太网技术的广泛使用,为自动化技术带来了深刻变革。

工业以太网与现场总线技术详细解释

【现场总线】

现场总线式应用在生产现场、连接智能现场设备和自动化测量控制系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。

它是一种工业数据总线,是自动化领域中底层数据通信网络。

【控制组成】

1.现场总线控制系统
它的软件是系统的重要组成部分,控制系统的软件有组态软件、维护软件、仿真软件、设备软件和监控软件等。首先选择开发组态软件、控制操作人机接口软件MMI。通过组态软件,完成功能块之间的连接,选定功能块参数,进行网络组态。在网络运行过程中系统实时采集数据、进行数据处理、计算。优化控制及逻辑控制报警、监视、显示、报表等。

2.现场总线的测量系统
其特点为多变量高性能的测量,使测量仪表具有计算能力等更多功能,由于采用数字信号,具有高分辨率,准确性高、抗干扰、抗畸变能力强,同时还具有仪表设备的状态信息,可以对处理过程进行调整。

3.设备管理系统
可以提供设备自身及过程的诊断信息、管理信息、设备运行状态信息(包括智能仪表)、厂商提供的设备制造信息。

4.总线系统计算机服务模块
以客户机/服务器模式是目前较为流行的网络计算机服务模式。服务器表示数据源(提供者),应用客户机则表示数据使用者,它从数据源获取数据,并进一步进行处理。客房机运行在PC机或工作站上。服务器运行在小型机或大型机上,它使用双方的智能、资源、数据来完成任务。

5.数据库
它能有组织的、动态的存储大量有关数据与应用程序,实现数据的充分共享、交叉访问,具有高度独立性。工业设备在运行过程中参数连续变化,数据量大,操作与控制的实时性要求很高。因此就形成了一个可以互访操作的分布关系及实时性的数据了系统。

6.网络系统的硬件与软件
网络系统硬件:系统管理主机、服务器、网关、协议变换器、集线器、用户计算机等底层智能化仪表
网络系统软件:NetWarc、LAN Mangger、Vines
服务器操作软件:Lenix、os/2、windowNT、应用软件数据库、通信协议、网络管理协议等。

【总线分类】

目前世界上存在着大约四十余种现场总线,这些现场总线大都用于过程自动化、医药领域、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域,目前的工业总线网络可归为三类:485网络、HART网络、FieldBUS现场总线网络。

485网络:RS485/MODBUS是现在流行的一种工业组网方式,其特点是实施简单方便,而且现在支持RS485的仪表又特别多。现在的仪表商也纷纷转而支持RS485/MODBUS,原因很简单, RS485的转换接口不仅便宜得而且种类繁多。至少在低端市场上,RS485/MODBUS仍将是最主要的工业组网方式。

HART网络:HART是由艾默生提出的一个过度性总线标准,主要特征是在4-20毫安电流信号上面叠加数字信号,但该协议并未真正开放,要加入他的基金会才能拿到协议,而加入基金会要一定的费用。HART技术主要被国外几家大公司垄断,近些年国内也有公司在做,但还没有达到国外公司的水平。现在有很多智能仪表带有[HART圆卡],支持HART通讯功能。但从国内情况来看,还没有真正用到这部分功能来进行设备联网监控,最多只是利用手操器对其进行参数设定。从长远来看,由于HART通信速率低、组网困难等原因,HART仪表的应用将呈下滑趋势。

FieldBus现场总线网络:现场总线是当今自动化领域的热点技术之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现标志着自动化控制技术又一个新时代的开始。现场总线是连接控制现场的仪表与控制室内的控制装置的数字化、串行、多站通信的网络。其关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字化通信。现场总线技术近年来成为国际上自动化和仪器仪表发展的热点,它的出现使传统的控制系统结构产生了革命性的变化,使自控系统朝着智能化、数字化、信息化、网络化、分散化的方向进一步迈进,形成新型的网络通信的全分布式控制系统现场总线控制系统FCS(Fieldbus Control System)。然而,到目前为止,现场总线还没有形成真正统一的标准,ProfiBus、CANbus、CC-Link等多种标准并行存在,并且都有自己的生存空间。何时统一,遥遥无期。目前,支持现场总线的仪表种类还比较少,可供选择的余地小,价格又偏高,用量也较小。

【特点优缺点】

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