現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)概念、組成、特點
(2))把基本控制功能下放到現(xiàn)場具有智能的芯片或功能塊中,使控制功能徹底分散,直接面對對象,接口直觀簡、結(jié)。把同時具有控制、測量與通信功能的功能塊,與功能塊應(yīng)用進程,作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點,互連成底層總線網(wǎng)。如PRUFIBUS總線系統(tǒng),按照主站、從站分,把底層的通信及控制集中在從站來完成。各公司廠商提供較齊全的各類主站與從站列芯片,實現(xiàn)起來簡單又便宜。有如LONWORKS雖然通信協(xié)議與OSI相同為七層,但全部固化在一個神經(jīng)芯元片中,不需要經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸,同樣可加快實時響應(yīng)能力,同時應(yīng)用程序定義一個特殊對象#0;#0;網(wǎng)絡(luò)變量存在于神經(jīng)元芯片ROM中,它是在節(jié)點代碼編譯時確定,將不同節(jié)點。同類型的網(wǎng)絡(luò)變量連接起來進行自控,大大簡化了開發(fā)和安裝分布系統(tǒng)過程。
?。?)介質(zhì)訪問協(xié)議:一般采用令牌傳遞總線訪問方式(TOKEN BUS)既可達到通信快速的目的,又可以有較高的性價比,對于多路訪問沖突檢測(CSMA/CD)方法,雖然通信管理上較為簡單,但并不能完全避免碰撞現(xiàn)象,實現(xiàn)沖突檢測比較復(fù)雜,此外在線路中常態(tài)干擾與差錯往往和碰撞難以區(qū)別,因此對現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實時性要求較高的場合,并不十分適合。所以大部分總線控制系統(tǒng)均為令牌傳遞訪問。只有LONWORKS采用改進型的,即帶預(yù)測P的CSMA訪問方式。當(dāng)一個節(jié)點需要發(fā)送信息時,先帶預(yù)測P測一下網(wǎng)絡(luò)是否空閑,有空閑則發(fā)送,沒有空閑則暫時不發(fā),這樣就避免了碰撞減少了網(wǎng)絡(luò)碰撞率,提高了重載時的效率。并采用了緊急優(yōu)先機制,以提高它的實時性與可靠性。
?。?)通信方式:一般分調(diào)度通信和非調(diào)度通信多數(shù)為調(diào)度通信,用于設(shè)備間周期性傳輸,控制的數(shù)據(jù)預(yù)先設(shè)定。非調(diào)度通信用于參數(shù)設(shè)置、設(shè)備診斷報警處理。從其功能上分,有主站與從站區(qū)分。從站僅對收到信息時確認或當(dāng)主站發(fā)出請求時向它發(fā)信息,所以只需總線協(xié)議一小部分,既經(jīng)濟,實時性也強。
3、產(chǎn)品要具有互操作性
各制造商產(chǎn)品要通過所屬各類總線制協(xié)議符合其規(guī)定的OSI標(biāo)準(zhǔn)一次性測試,及互操作性測試,并以專門測試中心認證。為了提高其可靠性,還要經(jīng)過在惡劣環(huán)境下魯棒測試。接口技術(shù)采用了OEM集成方法構(gòu)成產(chǎn)品,可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)開放式傳輸。
因此,對于同一類型協(xié)議的不同制造商產(chǎn)品可以混合組態(tài)與調(diào)用為一個開放系統(tǒng),使它具有互操作性。
4、要求具有較高可靠性措施:
(1)硬件經(jīng)過嚴格挑選,采用專用芯片(ASIC)和表面安裝技術(shù)(SMT)。
?。?)系統(tǒng)軟件選用成熟適合實際需要的簡單易用軟件,及好的工具軟件。應(yīng)用軟件采用功能模塊化設(shè)計,定義清晰明確。
?。?)可通過在線可快速排除故障,強化硬件可修復(fù)性,如I/O模板可帶電插拔,且診斷故障顯示,故障時部件自動隔離等
(4)軟件上分離化體系結(jié)構(gòu)及各過程站有地域上各自獨立的局部數(shù)據(jù)庫。并經(jīng)過通信網(wǎng)絡(luò)在邏輯上形成全局數(shù)據(jù)庫。
?。?)有多級安全措施,采用容錯技術(shù)與冗余技術(shù)。
現(xiàn)場總線的主要產(chǎn)品
連接于總線上的產(chǎn)品,可以分為有源和無源兩大類。
有源產(chǎn)品可以產(chǎn)生通訊信號、響應(yīng)信號、調(diào)整信號或者兼而有之。 有源產(chǎn)品包括以下部件:
1. 節(jié)點(Node)-總線上可以編址的設(shè)備。
2. 總線模塊(Bus Module)-任何形式的現(xiàn)場節(jié)點,可以使用端子或接插件連接傳感器、閥門、按鈕等各種現(xiàn)場裝置。
3. 網(wǎng)關(guān)(Gateway):一種特殊的節(jié)點,用于兩種不同的總線之間的信號和數(shù)據(jù)變換。
4. 放大器 - 一種用于實時(加強)信號,以精確復(fù)制原始信號。連接同一總線的兩部分,解決通訊信號在通訊線上由于電氣損耗而造成的衰減。當(dāng)信號變?nèi)醵蛔冃螘r可以使用放大器。
5. 中繼器(Repeater)-用于加強信號,產(chǎn)生不變形的新信號。連接同一總線的兩,當(dāng)信號變?nèi)趸蜃冃螘r可以使用中繼器。
6. 橋(Bridge)- 有兩類橋。一種是用于連接同一種協(xié)議,不同傳輸速度的兩個段。另一種是一種智能的中繼器,當(dāng)通訊的源地址和目的地址位于不同總線段時,用于重復(fù)兩個段間的數(shù)據(jù)。橋必須被編程設(shè)定地址和相關(guān)的段。當(dāng)橋讀地址時,要有幾個位的等待時間。橋可以應(yīng)用于設(shè)備級總線,但應(yīng)用并不普遍。
7. 路由器(Router)- 用于廣域網(wǎng)的高等級橋。這類產(chǎn)品很少應(yīng)用于設(shè)備級總線。
8. 有源多端口分接器(Active hub)- 多端口中繼器或放大器,以增加總線的分支能力。
9. 接口卡、接口模塊(Interface card, interface module)-指網(wǎng)關(guān)的常用術(shù)語,作為PLC或PC到設(shè)備及總線的接口。
無源總線產(chǎn)品包括:
a. T型分支(Tee)-用于產(chǎn)生總線上的一路分支
b. 無源多端口分接器(Passive hub)-多端口T型分支。
c. 終端電阻(Terminating Resistor)-安裝在總線的始端和末端的電阻,用于穩(wěn)定和調(diào)整信號。
d. 總線電纜(Busline)-連接節(jié)點,傳送數(shù)據(jù)的各種電纜。
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