INTERBUS 現(xiàn)場總線技術(shù)及其發(fā)展
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從表中可以看出，INTERBUS現(xiàn)場總線的通信效率高過52%，Ethernet網(wǎng)絡(luò)的通信效率僅為0.77%。正因為如此，目前正在迅速發(fā)展的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，較多的采用INTERBUS等時傳輸協(xié)議。
INTERBUS 應(yīng)用層（AL）提供的服務(wù)負責(zé)完成數(shù)據(jù)的周期發(fā)送（過程數(shù)據(jù)通道）和數(shù)據(jù)非周期發(fā)送（參數(shù)通道）。過程數(shù)據(jù)通道允許非常有效和高速地傳輸與過程相關(guān)數(shù)據(jù)，例如一個主站和從站之間設(shè)定值和實測值。通常，過程數(shù)據(jù)通道發(fā)送的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，但處于高度動態(tài)和更新這中，通過過程數(shù)據(jù)通過，應(yīng)用程序直接訪問DLL。對數(shù)據(jù)的周期發(fā)送，INTERBUS使用推廣式發(fā)布者/預(yù)定者模式高效地傳送數(shù)據(jù)，相應(yīng)的應(yīng)用關(guān)系協(xié)議機制 （ARPM） 為“網(wǎng)絡(luò)調(diào)度意向緩沖 （BNU）” 方式。過程數(shù)據(jù)通道并行的參數(shù)通道以非周期方式在兩個通信伙伴間傳送復(fù)雜結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。在參數(shù)通道是傳遞的數(shù)據(jù)對動態(tài)響應(yīng)無要求，且傳輸量很小。它通常用于參數(shù)的初始化。非周期傳輸采用客戶/服務(wù)器通信模式，主站和從站都可以做為客戶或服務(wù)器。為非周期傳輸提供的兩種用戶ARPM這“具有流量控制的用戶發(fā)起雙向隊列式” （QUB-FC） 和“透明模式用戶發(fā)起雙向隊列式”（QUB-TM）。
3．INTERBUS通信行規(guī)：
由于現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)是概念性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，理認(rèn)性強、概念抽象、涉及面廣。為了方便用戶設(shè)計的應(yīng)用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)場總線設(shè)備，IEC/TC65/SC65C數(shù)據(jù)通信委員會最近制定了“IEC61784用于連續(xù)的離散制造工業(yè)控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線通信行規(guī)集”，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了各類通信設(shè)備通信協(xié)議棧的選擇規(guī)范。在標(biāo)準(zhǔn)中INTERBUS現(xiàn)場總線被規(guī)定為第6類通信行規(guī)族Communication Profile Families (CPF) 6。在JB/T 10308.8《INTERBUS規(guī)范》中，首次將通信行規(guī)入現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，以方便國內(nèi)廣大用戶。
根據(jù)INTERBUS規(guī)范，確定了三種預(yù)定義的通行行規(guī)，每一種通信行規(guī)都提供一組完善的規(guī)定和附加條件限制，以保證INTERBUS設(shè)備能互操作。對一些獨特設(shè)備要進一步選擇服務(wù)服務(wù)、參數(shù)和參數(shù)年值。三種被定義通信行規(guī)為：
行規(guī)6/1：行規(guī)6/1定義了一般標(biāo)準(zhǔn)的INTERBUS行規(guī)，該行規(guī)包括AL、DLL和PHL服務(wù)選擇以及符合INTERBUS應(yīng)用訪問的協(xié)議定義；
行規(guī)6/2：行規(guī)6/2擴充行規(guī)6/1的非周期數(shù)據(jù)交換能力。它規(guī)定通過AR-Send-Data-AcknowLedge透明訪問INERBUS設(shè)備，它適合帶有其它協(xié)議棧如TCP/IP的基于TCP/IP應(yīng)用程序的設(shè)備。該協(xié)議棧使用AR-Send-Data-Acknowledge而不影響行規(guī)定義；
行規(guī)6/3：行規(guī)6/3使用一簡化的服務(wù)組，用于非周期數(shù)據(jù)交換，適合有限資源的INTERBUS設(shè)備。
符合通信行規(guī)的主站或從站設(shè)備，依據(jù)CP標(biāo)識符合可以進一步細分，CP標(biāo)識符見表3。關(guān)于CPF6通信行規(guī)的詳細規(guī)定請參見《JB/TI0308.8INTERBUS規(guī)范》。
表3 設(shè)備CP標(biāo)識符分配
4．INTERBUS技術(shù)的新發(fā)展：
隨著IT技術(shù)發(fā)展，INERBUS現(xiàn)場總線技術(shù)在擴大應(yīng)用的實踐中不斷完善與發(fā)展。
4.1 INTERBUS總線將與PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)有機地結(jié)合
從2004年4初月開始，INERBUS Club決定與Profibus Intenational(PI)聯(lián)手合作開發(fā)PROFINET實時以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，PROFINET 是基于以太網(wǎng)的自動化標(biāo)準(zhǔn)，它構(gòu)成從I/O級直至管理級的基于組件分布自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)方案，INTERBUS與PROFINET相結(jié)合的系統(tǒng)構(gòu)成示于圖3。從圖中看出，INTERBUS通過代理服務(wù)器與PROFINET實時以以太網(wǎng)絡(luò)相連，用戶在采用PROFINET方案后，仍使用原有的INERBUS的高效通信協(xié)議對PROFINET是一種補充。因而，INTERUBS與PRKFINET的結(jié)合將為許多客戶提供一種理想方案。
圖3 INTERBUS與PROFINET構(gòu)成的系統(tǒng)
4.2 INTERBUS與Safety技術(shù)相結(jié)合的現(xiàn)場安全總線：
隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，如何將安全信號也引入到現(xiàn)場中來，構(gòu)成一體化安全儀表系統(tǒng)，已成為當(dāng)務(wù)之急，為適應(yīng)這種需要菲尼克期公司得出一個經(jīng)濟、可靠的解決方法INTERBUS-Safety，該安全總線采用增加一個Safe Control控制模塊的方法，使常規(guī)的控制器能成為一個控制和處理安全數(shù)據(jù)的兼容系統(tǒng)，詳見圖4。Safety Control控制模塊工作在INTERBUS總線中利用總線網(wǎng)絡(luò)來控制現(xiàn)場總線中安全數(shù)據(jù)和安全模塊之間的信息傳輸。
圖4 INTERBUS-Safety一體化安全儀表系統(tǒng)
INTERBUS俱樂部從1999年開始進行INTERBUS安全總線的研究，2001年得到德國BIA組織EN954-ILKAT4標(biāo)準(zhǔn)的許可證明，并符合IEC61508《電氣/電子/可編程電子安全系統(tǒng)的功能安全》標(biāo)準(zhǔn)的SIL3級別。這種解決方案優(yōu)于其它方案，它將控制系統(tǒng)與安全總線的功能分開，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰簡單，不影響今后的擴展和修改，成本明顯降低，它代表現(xiàn)場總線的一個發(fā)展方向。
4.3 IEC61918標(biāo)準(zhǔn)采納INTERBUS安裝與維護豐富的實踐經(jīng)驗：
INTERBUS 總線安裝與維護十分簡便，在系統(tǒng)配置策劃、電源選擇、接地與防雷保護、光纜技術(shù)、現(xiàn)場快速連接、以及在線診斷和快速排除故障等方面具有極其豐富的實踐經(jīng)驗。為了推廣和指導(dǎo)廣大用戶這方面的工程實踐，國際電工委員會SC65C/WG10 工作組正在制定IEC61918《用于現(xiàn)場總線系統(tǒng)的安裝實踐規(guī)范》，進入這個國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線僅有INTERBUS 、PROFIBUS和Control NET三種類型。INTERBUS技術(shù)實踐的主要內(nèi)容有：
（1）選擇高可靠的供電電源：
在整個控制系統(tǒng)的設(shè)計時首先需要解決電源的問題，所選用的電源應(yīng)該品種齊全、可靠性高，可滿足瞬態(tài)掉電使用和長期缺相使用，輸入端電壓范圍非常寬，足以保證大幅度的電網(wǎng)波動時同樣可以提供安全可靠的輸出；電源工作時的環(huán)境溫度可高達70℃；電源輸出留有很大的功率密度，以保證在大沖擊電流負載時可靠啟動；同時具有LED顯示、干接點輸出等三重輸出電壓狀態(tài)報警功能等。菲尼克斯公司QUINT系統(tǒng)開關(guān)電源性能安全符合上述要求，Phoenix電源具有抗震、抗沖擊和抗腐蝕的特點，它可以不采用隔離二級管進行并聯(lián)，簡單方便，且保證很高的可靠性。
（2）高水平的接地與防雷保護技術(shù)：
當(dāng)前，現(xiàn)場總線系統(tǒng)的接地與防雷保護技術(shù)已達到一個新的水平，在深入研究雷擊電磁脈沖和電涌沖擊產(chǎn)生原因及作用基本原理的基礎(chǔ)上，實施接地的原則有了較大的改變，防雷及電涌保護有了新的解決方案，同時研發(fā)了防雷及電涌保護器新的系列產(chǎn)品。在這個領(lǐng)域，德國菲尼克斯電氣公司的防雷技術(shù)及其TRABTECH系列產(chǎn)品當(dāng)屬世界領(lǐng)先水平。Phoenix公司TRABTECH防雷及電涌保護器可用于電源系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和標(biāo)準(zhǔn)接口產(chǎn)品、無線收發(fā)系統(tǒng)及電信通信系統(tǒng)。對于系統(tǒng)接地，菲尼克斯電氣公司提出，均壓等電位連接及其接地系統(tǒng)的連接是電涌保護系統(tǒng)的一個重要組成部分。均壓等電位連接應(yīng)盡量接近均壓等電位網(wǎng)絡(luò)。為此建議在已直接連接主均壓等電位連接系統(tǒng)的系統(tǒng)部件之間安裝十字形導(dǎo)電接頭。對于所有接地電纜和均壓等電位連接電纜，等電位匯流條應(yīng)作為中心連接點安裝。應(yīng)在規(guī)劃階段事先考慮均壓等電位連接，這樣可從技術(shù)上使系統(tǒng)最有效且最經(jīng)濟。
（3）INTERBUS具有極強的診斷功能：
INTERBUS總線有很強的監(jiān)視診斷功能，總線監(jiān)控功能監(jiān)視整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運行狀態(tài)，同時也提供總線網(wǎng)絡(luò)的變結(jié)構(gòu)功能，能即時根據(jù)設(shè)計要求，關(guān)斷和連接總線的某個子總線段。監(jiān)控功能是現(xiàn)場安裝、調(diào)試、診斷和維護的有力工具。具體功能是識別和確定安裝錯誤和部件錯誤，診斷功能不僅能找出故障，而且不需要專用工具，就能將故障排除。INTERBUS模塊具有輸入/輸出的狀態(tài)顯示，在調(diào)試時可設(shè)置輸出狀態(tài)，并可以保存某些智能設(shè)備的參數(shù)。INTERBUS為用戶的現(xiàn)場診斷提供硬件和軟件手段，其DSC控制器硬件具有中央診斷顯示，能精確顯示故障的定位，故障類型，使操作人員能快速判斷，即時排除，大大提高工作效率。INTERBUS提供的CMD和Diag+軟件是加速現(xiàn)場調(diào)試和快速診斷的有力工具。
由于INTERBUS現(xiàn)場總線具有上述各種創(chuàng)新的技術(shù)，它可以實現(xiàn)從現(xiàn)場級到管理級的縱向集成，并能實現(xiàn)各級的橫向集成，從而構(gòu)成分布式全集成自動化控制系統(tǒng)。正因為如此，INTERBUS現(xiàn)場總線系統(tǒng)在國內(nèi)已廣泛用于汽車制造、機械、造紙、冶金、輕工、食品、煙草、以及物流等領(lǐng)域，并成為眾多廠家首選的自動化系統(tǒng)之一。
參考文獻：
1. JB/T10308.8-2005《工業(yè)控制系統(tǒng)用現(xiàn)場總線類型8：INTERBUS規(guī)范》
2. Alexander Busing and Holger Meyer: INTERBUS Practical Manual, Phoenix Contact GmbH@Co.KG.2004
3. INTERBUS Club, Whitepaper INTERBUS Basis, Version 1.01,2004
4. INTERBUS Club, Ethernet and INTERBUS Communication Without Limits
5. Phoenix Contact Gmb H Co.KG.INTERBUS AUTOMATION,2004
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