定義:
是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向、多站的通信系統(tǒng)。主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)
場控制設(shè)備和控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題 。
主要用于:
制造業(yè)、流程工業(yè)、交通、樓宇、電力等方面的自動(dòng)化系統(tǒng)中。
2003年4月,IEC61158 Ed.3現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)第3版正式成為標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定10種類型的現(xiàn)場總線。
Type 1 TS61158現(xiàn)場總線
Type 2 ControlNet和Ethernet/IP現(xiàn)場總線
Type 3 Profibus現(xiàn)場總線
Type 4 P-NET現(xiàn)場總線
Type 5 FF HSE現(xiàn)場總線
Type 6 SwiftNet現(xiàn)場總線
Type 7 World FIP現(xiàn)場總線
Type 8 Interbus現(xiàn)場總線
Type 9 FF H1現(xiàn)場總線
Type 10 PROFInet現(xiàn)場總線
現(xiàn)場總線的技術(shù)特征
?。?) 全數(shù)字化通信
?。?) 開放型的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)
?。?) 互可操作性與互用性
?。?) 現(xiàn)場設(shè)備的智能化
(5) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性
?。?) 對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性
現(xiàn)場總線的特點(diǎn)
現(xiàn)場控制設(shè)備具有通信功能,便于構(gòu)成工廠底層控制網(wǎng)絡(luò)。
通信標(biāo)準(zhǔn)的公開、一致,使系統(tǒng)具備開放性,設(shè)備間具有互可操作性。
功能塊與結(jié)構(gòu)的規(guī)范化使相同功能的設(shè)備間具有互換性。
控制功能下放到現(xiàn)場,使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具備高度的分散性。
現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)
現(xiàn)場總線使自控設(shè)備與系統(tǒng)步入了信息網(wǎng)絡(luò)的行列,為其應(yīng)用開拓了更為廣闊的領(lǐng)域;
一對雙絞線上可掛接多個(gè)控制設(shè)備, 便于節(jié)省安裝費(fèi)用;
節(jié)省維護(hù)開銷;
提高了系統(tǒng)的可靠性;
為用戶提供了更為靈活的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)。
現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展趨勢
從現(xiàn)場總線技術(shù)本身來分析,它有兩個(gè)明顯的發(fā)展趨勢:
一是尋求統(tǒng)一的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)
二是Industrial Ethernet走向工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)
統(tǒng)一、開放的TCP/IP Ethernet是20多年來發(fā)展zui成功的網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ,過去一直認(rèn)為,Ethernet是為IT領(lǐng)域應(yīng)用而開發(fā)的,它與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)性、環(huán)境適應(yīng)性、總線饋電等許多方面的要求存在差距,在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域只能得到有限應(yīng)用。事實(shí)上,這些問題正在迅速得到解決,國內(nèi)對EPA技術(shù)(Ethernet for Process Automation)也取得了很大的進(jìn)展。
隨著FF HSE的成功開發(fā)以及PROFInet的推廣應(yīng)用,可以預(yù)見Ethernet技術(shù)將會(huì)十分迅速地進(jìn)入工業(yè)控制系統(tǒng)的各級(jí)網(wǎng)絡(luò)。
工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展
上形成的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的四大陣營:
主要用于離散制造控制系統(tǒng)的是:
Modbus-IDA工業(yè)以太網(wǎng)
Ethernet/IP工業(yè)以太網(wǎng)
PROFInet工業(yè)以太網(wǎng)
主要用于過程控制系統(tǒng)的是:
Foundation Fieldbus HSE工業(yè)以太網(wǎng)
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,過程控制領(lǐng)域在過去的兩個(gè)世紀(jì)里發(fā)生了巨大的變革。150多年前出現(xiàn)的基于5-13psi的氣動(dòng)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)(PCS,Pneumatic Control System氣動(dòng)控制系統(tǒng)),標(biāo)志著控制理論初步形成,但此時(shí)尚未有控制室的概念;20世紀(jì)50年代,隨著基于0-10mA或4-20mA的電流模擬信號(hào)的模擬過程控制體系被提出并得到廣泛的應(yīng)用,標(biāo)志了電氣自動(dòng)控制時(shí)代的到來,三大控制論的確立奠定了現(xiàn)代控制的基礎(chǔ),設(shè)立控制室、控制功能分離的模式也一直沿用至今;20世紀(jì)70年代,隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)的介入,產(chǎn)生了“集中控制”的控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng),而信號(hào)傳輸系統(tǒng)大部分是依然沿用4-20mA的模擬信號(hào),不久人們也發(fā)現(xiàn)了伴隨著“集中控制”,該系統(tǒng)存在著易失控、可靠性低的缺點(diǎn),并很快將其發(fā)展為分布式控制系統(tǒng)(DCS,Distributed Control System分布式控制系統(tǒng));微處理器的普遍應(yīng)用和計(jì)算機(jī)可靠性的提高,使分布式控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用,由多臺(tái)計(jì)算機(jī)和一些智能儀表以及智能部件實(shí)現(xiàn)的分布式控制是其zui主要的特征,而數(shù)字傳輸信號(hào)也在逐步取代模擬傳輸信號(hào)。隨著微處理器的快速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用,數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)延伸到工業(yè)過程現(xiàn)場成為可能,產(chǎn)生了以微處理器為核心,使用集成電路代替常規(guī)電子線路,實(shí)施信息采集、顯示、處理、傳輸以及優(yōu)化控制等功能的智能設(shè)備。設(shè)備之間彼此通信、控制,在精度、可操作性以及可靠性、可維護(hù)性等都有更高的要求。由此,導(dǎo)致了現(xiàn)場總線的產(chǎn)生。
現(xiàn)場總線的實(shí)質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)
1984年,現(xiàn)場總線的概念得到正式提出。IEC(International Electrotechnical Commission,電工委員會(huì))對現(xiàn)場總線(Fieldbus)的定義為:現(xiàn)場總線是一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場,在現(xiàn)場設(shè)備之間、現(xiàn)場設(shè)備和控制裝置之間實(shí)行雙向、串形、多結(jié)點(diǎn)的數(shù)字通信技術(shù)。
不同的機(jī)構(gòu)和不同的人可能對現(xiàn)場總線有著不同的定義,不過通常情況下,大家*現(xiàn)場總線的本質(zhì)體現(xiàn)在以下六個(gè)方面:
現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)
用于過程自動(dòng)化和制造自動(dòng)化的現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表互連的現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)。
現(xiàn)場設(shè)備互聯(lián)
依據(jù)實(shí)際需要使用不同的傳輸介質(zhì)把不同的現(xiàn)場設(shè)備或者現(xiàn)場儀表相互關(guān)聯(lián)。
互操作性
用戶可以根據(jù)自身的需求選擇不同廠家或不同型號(hào)的產(chǎn)品構(gòu)成所需的控制回路,從而可以自由地集成FCS。
分散功能塊
FCS 廢棄了DCS 的輸入/輸出單元和控制站, 把DCS 控制站的功能塊分散地分配給現(xiàn)場儀表, 從而構(gòu)成虛擬控制站,*地實(shí)現(xiàn)了分散控制。
通信線供電
通信線供電方式允許現(xiàn)場儀表直接從通信線上攝取能量, 這種方式提供用于本質(zhì)安全環(huán)境的低功耗現(xiàn)場儀表, 與其配套的還有安全柵。
開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)
現(xiàn)場總線為開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),既可以與同層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),也可與不同層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的共享。
從以上內(nèi)容我們可以看到,現(xiàn)場總線體現(xiàn)了分布、開放、互聯(lián)、高可靠性的特點(diǎn),而這些正是DCS系統(tǒng)的缺點(diǎn)。DCS通常是一對一單獨(dú)傳送信號(hào),其所采用的模擬信號(hào)精度低,易受干擾,位于操作室的操作員對模擬儀表往往難以調(diào)整參數(shù)和預(yù)測故障,處于“失控”狀態(tài),很多的儀表廠商自定標(biāo)準(zhǔn),互換性差,儀表的功能也較單一,難以滿足現(xiàn)代的要求,而且?guī)缀跛械目刂乒δ芏嘉挥诳刂普局?。FCS則采取一對多雙向傳輸信號(hào),采用的數(shù)字信號(hào)精度高、可靠性強(qiáng),設(shè)備也始終處于操作員的遠(yuǎn)程監(jiān)控和可控狀態(tài),用戶可以自由按需選擇不同品牌種類的設(shè)備互聯(lián),智能儀表具有通信、控制和運(yùn)算等豐富的功能,而且控制功能分散到各個(gè)智能儀表中去。由此我們可以看到FCS相對于DCS的巨大進(jìn)步。
也正是由于FCS的以上特點(diǎn)使得其在設(shè)計(jì)、安裝、投運(yùn)到正常生產(chǎn)都具有很大的*性:首先由于分散在前端的智能設(shè)備能執(zhí)行較為復(fù)雜的任務(wù),不再需要單獨(dú)的控制器、計(jì)算單元等,節(jié)省了硬件投資和使用面積;FCS的接線較為簡單,而且一條傳輸線可以掛接多了設(shè)備,大大節(jié)約了安裝費(fèi)用;由于現(xiàn)場控制設(shè)備往往具有自診斷功能,并能將故障信息發(fā)送至控制室,減輕了維護(hù)工作;同時(shí),由于用戶擁有高度的系統(tǒng)集成自主權(quán),可以通過比較靈活選擇合適的廠家產(chǎn)品;整體系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性也大為提高。這一切都幫助用戶實(shí)現(xiàn)了減低安裝、使用、維護(hù)的成本,zui終達(dá)到增加利潤的目的。
現(xiàn)場總線的現(xiàn)狀
由于各個(gè)國家各個(gè)公司的利益之爭,雖然早在1984年電工技術(shù)委員會(huì)/標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(IEC/ISA)就著手開始制定現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn),至今統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)仍未完成。很多公司也推出其各自的現(xiàn)場總線技術(shù),但彼此的開放性和互操作性還難以統(tǒng)一。目前現(xiàn)場總線市場有著以下的特點(diǎn):
多種現(xiàn)場總線并存
目前世界上存在著大約四十余種現(xiàn)場總線,如法國的FIP,英國的ERA,德國西門子公司Siemens的ProfiBus,挪威的FINT,Echelon公司的LONWorks,PhenixContact公司的InterBus,RoberBosch公司的CAN,Rosemounr公司的HART,CarloGarazzi公司的Dupline,丹麥ProcessData公司的P-net,PeterHans公司的F-Mux,以及ASI(ActraturSensorInterface),MODBus,SDS,Arcnet,標(biāo)準(zhǔn)組織-基金會(huì)現(xiàn)場總線FF:FieldBusFoundation,WorldFIP,BitBus,美國的DeviceNet與ControlNet等等。這些現(xiàn)場總線大都用于過程自動(dòng)化、醫(yī)藥領(lǐng)域、加工制造、交通運(yùn)輸、國防、航天、農(nóng)業(yè)和樓宇等領(lǐng)域,大概不到十種的總線占有80%左右的市場。
各種總線都有其應(yīng)用的領(lǐng)域
每種總線大都有其應(yīng)用的領(lǐng)域,比如FF、PROFIBUS-PA適用于石油、化工、醫(yī)藥、冶金等行業(yè)的過程控制領(lǐng)域;LonWrks、PROFIBUS-FMS、DevieceNet適用于樓宇、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域;DeviceNet、PROFIBUS-DP適用于加工制造業(yè),而這些劃分也不是的,每種現(xiàn)場總線都力圖將其應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大,彼此滲透。
每種現(xiàn)場總線都有其組織和支持背景
大多數(shù)的現(xiàn)場總線都有一個(gè)或幾個(gè)大型跨國公司為背景并成立相應(yīng)的組織,力圖擴(kuò)大自己的影響、得到更多的*。比如PROFIBUS以Siemens公司為主要支持,并成立了PROFIBUS用戶組織WorldFIP以Alstom公司為主要后臺(tái),成立了WorldFIP用戶組織。
多種總線成為國家和地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)
為了加強(qiáng)自己的競爭能力,很多總線都爭取成為國家或者地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn),比如PROFIBUS已成為德國標(biāo)準(zhǔn),WorldFIP已成為法國標(biāo)準(zhǔn)等。
設(shè)備制造商參與多個(gè)總線組織
為了擴(kuò)大自己產(chǎn)品的使用范圍,很多設(shè)備制造商往往參與不止一個(gè)甚至多個(gè)總線組織。
各個(gè)總線彼此協(xié)調(diào)共存
由于競爭激烈,而且還沒有哪一種或幾種總線能一統(tǒng)市場,很多重要企業(yè)都力圖開發(fā)接口技術(shù),使自己的總線能和其他總線相連,在標(biāo)準(zhǔn)中也出現(xiàn)了協(xié)調(diào)共存的局面。
工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè),要求也千變?nèi)f化,使用一種現(xiàn)場總線技術(shù)也很難滿足所有行業(yè)的技術(shù)要求;現(xiàn)場總線不同于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),人們將會(huì)面對一個(gè)多種總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)共存的現(xiàn)實(shí)世界。技術(shù)發(fā)展很大程度上受到市場規(guī)律、商業(yè)利益的制約;技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不僅是一個(gè)技術(shù)規(guī)范,也是一個(gè)商業(yè)利益的妥協(xié)產(chǎn)物。而現(xiàn)場總線的關(guān)鍵技術(shù)之一是彼此的互操作性,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線技術(shù)的統(tǒng)一是所有用戶的愿望。
主流現(xiàn)場總線簡介
下面就幾種主流的現(xiàn)場總線做一簡單介紹。
1基金會(huì)現(xiàn)場總線(FoundationFieldbus 簡稱FF)
這是以美國Fisher-Rousemount公司為首的聯(lián)合了橫河、ABB、西門子、英維斯等80家公司制定的ISP協(xié)議和以Honeywell公司為首的聯(lián)合歐洲等地150余家公司制定的WorldFIP協(xié)議于1994年9月合并的。該總線在過程自動(dòng)化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,具有良好的發(fā)展前景。
基金會(huì)現(xiàn)場總線采用標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的開放化系統(tǒng)互聯(lián)OSI的簡化模型(1,2,7層),即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層,另外增加了用戶層。FF分低速H1和高速H2兩種通信速率,前者傳輸速率為31.25Kbit/秒,通信距離可達(dá)1900m,可支持總線供電和本質(zhì)安全防爆環(huán)境。后者傳輸速率為1Mbit/秒和2.5Mbit/秒,通信距離為750m和500m,支持雙絞線、光纜和無線發(fā)射,協(xié)議符號(hào)IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)。FF的物理媒介的傳輸信號(hào)采用曼切斯特編碼。
CAN(ControllerAreaNetwork 控制器局域網(wǎng))
zui早由德國BOSCH公司推出,它廣泛用于離散控制領(lǐng)域,其總線規(guī)范已被ISO標(biāo)準(zhǔn)組織制定為標(biāo)準(zhǔn),得到了In、Motorola、NEC等公司的支持。CAN協(xié)議分為二層:物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。CAN的信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu),傳輸時(shí)間短,具有自動(dòng)關(guān)閉功能,具有較強(qiáng)的抗干擾能力。CAN支持多主工作方式,并采用了非破壞性總線仲裁技術(shù),通過設(shè)置優(yōu)先級(jí)來避免沖突,通訊距離zui遠(yuǎn)可達(dá)10KM/5Kbps/s,通訊速率zui高可達(dá)40M /1Mbp/s,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個(gè)。目前已有多家公司開發(fā)了符合CAN協(xié)議的通信芯片。
Lonworks
它由美國Echelon公司推出,并由Motorola、Toshiba公司共同倡導(dǎo)。它采用ISO/OSI模型的全部7層通訊協(xié)議,采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法,通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡化為參數(shù)設(shè)置。支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質(zhì),通訊速率從300bit/s至1.5M/s不等,直接通信距離可達(dá)2700m(78Kbit/s),被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。Lonworks技術(shù)采用的LonTalk協(xié)議被封裝到Neuron(神經(jīng)元)的芯片中,并得以實(shí)現(xiàn)。采用Lonworks技術(shù)和神經(jīng)元芯片的產(chǎn)品,被廣泛應(yīng)用在樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、保安系統(tǒng)、辦公設(shè)備、交通運(yùn)輸、工業(yè)過程控制等行業(yè)。
DeviceNet
DeviceNet是一種低成本的通信連接也是一種簡單的網(wǎng)絡(luò)解決方案,有著開放的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。DeviceNet具有的直接互聯(lián)性不僅改善了設(shè)備間的通信而且提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級(jí)陣地功能。DebiceNet基于CAN技術(shù),傳輸率為125Kbit/s至500Kbit/s,每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的zui大節(jié)點(diǎn)為64個(gè),其通信模式為:生產(chǎn)者/客戶(Producer/Consumer),采用多信道廣播信息發(fā)送方式。位于DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備可以自由連接或斷開,不影響網(wǎng)上的其他設(shè)備,而且其設(shè)備的安裝布線成本也較低。DeviceNet總線的組織結(jié)構(gòu)是Open DeviceNet Vendor Association(開放式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商協(xié)會(huì),簡稱“ODVA”)。
5PROFIBUS
PROFIBUS是德國標(biāo)準(zhǔn)(DIN19245)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)(EN50170)的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。由PROFIBUS--DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA系列組成。DP用于分散外設(shè)間高速數(shù)據(jù)傳輸,適用于加工自動(dòng)化領(lǐng)域。FMS適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開關(guān)等。PA用于過程自動(dòng)化的總線類型,服從IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS支持主-從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種傳輸方式。PROFIBUS的傳輸速率為9.6Kbit/s至12Mbit/s,zui大傳輸距離在9.6Kbit/s下為1200m,在12Mbit/s小為200m,可采用中繼器延長至10km,傳輸介質(zhì)為雙絞線或者光纜,zui多可掛接127個(gè)站點(diǎn)。
6HART
HART是Highway Addressable Remote Transducer的縮寫,zui早由Rosemount公司開發(fā)。其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通信,屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的過渡產(chǎn)品。其通信模型采用物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層三層,支持點(diǎn)對點(diǎn)主從應(yīng)答方式和多點(diǎn)廣播方式。由于它采用模擬數(shù)字信號(hào)混和,難以開發(fā)通用的通信接口芯片。HART能利用總線供電,可滿足本質(zhì)安全防爆的要求,并可用于由手持編程器與管理系統(tǒng)主機(jī)作為主設(shè)備的雙主設(shè)備系統(tǒng)。
7CC-Link
CC-Link是Control&Communication Link(控制與通信鏈路系統(tǒng))的縮寫,在1996年11月,由三菱電機(jī)為主導(dǎo)的多家公司推出,其增長勢頭迅猛,在亞洲占有較大份額。在其系統(tǒng)中,可以將控制和信息數(shù)據(jù)同是以10Mbit/s高速傳送至現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò),具有性能、使用簡單、應(yīng)用廣泛、節(jié)省成本等優(yōu)點(diǎn)。其不僅解決了工業(yè)現(xiàn)場配線復(fù)雜的問題,同時(shí)具有優(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7月CC-Link被中國國家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)批準(zhǔn)為中國國家標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)性技術(shù)文件。
8WorldFIP
WorkdFIP的北美部分與ISP合并為FF以后,WorldFIP的歐洲部分仍保持獨(dú)立,總部設(shè)在法國。其在歐洲市場占有重要地位,特別是在法國占有率大約為60%。WorldFIP的特點(diǎn)是具有單一的總線結(jié)構(gòu)來適用不同的應(yīng)用領(lǐng)域的需求,而且沒有任何網(wǎng)關(guān)或網(wǎng)橋,用軟件的辦法來解決高速和低速的銜接。WorldFIP與FFHSE可以實(shí)現(xiàn)“透明聯(lián)接”,并對FF的H1進(jìn)行了技術(shù)拓展,如速率等。在與IEC61158*類型的連接方面,WorldFIP做得,走在世界前列。
INTERBUS
INTERBUS是德國Phoenix公司推出的較早的現(xiàn)場總線,2000年2月成為標(biāo)準(zhǔn)IEC61158。INTERBUS采用標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的開放化系統(tǒng)互聯(lián)OSI的簡化模型(1,2,7層),即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層,具有強(qiáng)大的可靠性、可診斷性和易維護(hù)性。其采用集總幀型的數(shù)據(jù)環(huán)通信,具有低速度、率的特點(diǎn),并嚴(yán)格保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫院椭芷谛?;該總線的實(shí)時(shí)性、抗干擾性和可維護(hù)性也非常出色。INTERBUS廣泛地應(yīng)用到汽車、煙草、倉儲(chǔ)、造紙、包裝、食品等工業(yè),成為現(xiàn)場總線的者。
此外較有影響的現(xiàn)場總線還有丹麥公司Process-Data A/S 提出的P-Net,該總線主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、食品等行業(yè);SwiftNet現(xiàn)場總線主要使用在航空航天等領(lǐng)域,還有一些其他的現(xiàn)場總線這里就不再贅述了。
現(xiàn)場總線的發(fā)展和以太網(wǎng)
現(xiàn)場總線技術(shù)是控制、計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)的交叉與集成,幾乎涵蓋了所有連續(xù)、離散工業(yè)領(lǐng)域,如過程自動(dòng)化、制造加工自動(dòng)化、樓半自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化等等。它的出現(xiàn)和快速發(fā)展體現(xiàn)了控制領(lǐng)域?qū)档统杀?、提高可靠性、增?qiáng)可維護(hù)性和提高數(shù)據(jù)采集的智能化的要求。現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)為兩個(gè)方面:一個(gè)是低速現(xiàn)場總線領(lǐng)域的不斷發(fā)展和完善;另一個(gè)是高速現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展。而目前現(xiàn)場總線產(chǎn)品主要是低速總線產(chǎn)品,應(yīng)用于運(yùn)行速率較低的領(lǐng)域,對網(wǎng)絡(luò)的性能要求不是很高。從實(shí)際應(yīng)用狀況看,大多數(shù)現(xiàn)場總線,都能較好地實(shí)現(xiàn)速率要求較低的過程控制。因此,在速率要求較低的控制領(lǐng)域,誰都很難統(tǒng)一整個(gè)市場。就目前而言,由于FF基金會(huì)幾乎集中了世界上主要自動(dòng)化儀表制造商,其影響力日益增加,但其在中國市場營銷力度似乎不足,*不是很高,LonWorks形成了全面的分工合作體系,在國內(nèi)有一些實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展,在樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、智能通信產(chǎn)品等方面,LonWorks則具有*的優(yōu)勢。在離散制造加工領(lǐng)域,由于行業(yè)應(yīng)用的特點(diǎn)和歷史原因,Profibus和CAN經(jīng)在這一領(lǐng)域形成了自己的優(yōu)勢,具有較強(qiáng)的競爭力。國內(nèi)廠商的規(guī)模相對較小,研發(fā)能力較差,更多的是依賴技術(shù)供應(yīng)商的支持,比較容易受現(xiàn)場總線技術(shù)供應(yīng)商 (芯片制造商等)對國內(nèi)的支持和市場推廣力度的影響。而且,還有一個(gè)不可忽視的一點(diǎn)就是在構(gòu)建自動(dòng)化管理系統(tǒng)時(shí),選擇的上位機(jī),比如組態(tài)軟件對總線設(shè)備的支持程度,有些監(jiān)控組態(tài)軟件,比如紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件或者InTouch等對一些主流的總線設(shè)備比如Lonworks、PROFIBUS、CAN等有著良好的支持,通過DDE、OPC或者直接連接等方式進(jìn)行通訊,采集數(shù)據(jù)。這樣可以方便用戶的選擇,而一些組態(tài)軟件則支持的種類較少,是用戶選擇的范圍也隨之減少。
由于目前自動(dòng)化技術(shù)從單機(jī)控制發(fā)展到工廠自動(dòng)化FA,發(fā)展到系統(tǒng)自動(dòng)化。工廠自動(dòng)化信息網(wǎng)絡(luò)可分為以下三層結(jié)構(gòu):工廠管理級(jí)、車間監(jiān)控級(jí)、現(xiàn)場設(shè)備級(jí),而現(xiàn)場總線是工廠底層設(shè)備之間的通信網(wǎng)絡(luò)。這里先介紹一下以太網(wǎng),本文特指工業(yè)以太網(wǎng),工業(yè)以太網(wǎng)是作為辦公室自動(dòng)化領(lǐng)域衍生的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,按習(xí)慣主要指IEEE 802.3協(xié)議,如果進(jìn)一步采用TCP/IP協(xié)議族,則采用“以太網(wǎng)+TCP/IP”來表示,其技術(shù)特點(diǎn)主要適合信息管理、信息處理系統(tǒng),并在IT業(yè)得到了巨大的成功。在工廠管理級(jí)、車間監(jiān)控級(jí)信息集成領(lǐng)域中,工業(yè)以太網(wǎng)已有不少成功的案例,在設(shè)備層對實(shí)時(shí)性沒有嚴(yán)格要求場合也有許多應(yīng)用。由于現(xiàn)場總線目前種類繁多,標(biāo)準(zhǔn)不一,很多人都希望以太網(wǎng)技術(shù)能介入設(shè)備低層,廣泛取代現(xiàn)有現(xiàn)場總線技術(shù),施耐德公司就是該想法的積極*和實(shí)踐者,目前已有一批工業(yè)級(jí)產(chǎn)品問世和實(shí)際應(yīng)用??墒蔷湍壳岸?,以太網(wǎng)還不能夠真正解決實(shí)時(shí)性和確定性問題,大部分現(xiàn)場層仍然會(huì)現(xiàn)場總線技術(shù)。由于技術(shù)的局限和各個(gè)廠家的利益之爭,這樣一個(gè)多種工業(yè)總線技術(shù)并存,以太網(wǎng)技術(shù)不斷滲透的現(xiàn)狀還會(huì)維持一段時(shí)間。用戶可以根據(jù)技術(shù)要求和實(shí)際情況來選擇所需的解決方案