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现场总线的选择
发布时间:2020-01-03        浏览次数:7        返回列表
 目前现场总线的种类多,各大公司为了维护自身的利益,保护以往投资,对统一现场总线标准持抵制态度,IEC通过10年的努力,试图统一标准的愿望宣告失败,IEC 61158中定义了8种现场总线标准,事实上无法实现这8种现场总线的直接互连互通,从目前的状态看,结果只能是通过应用层的FMS定义和行规(Profile),用协议实现有线的自动化对象数据的交换。

    摆在用户和中小型自动化设备制造商面前的问题是如何选择现场总线。对于中小型自动化设备制造商和终端用户,一般只能选择一种或几种总线规范。在一个工厂,过多种类的总线会造成很高的维护成本,同时也造成互连的困难和信息的封闭,依旧存在信息孤岛的问题。

    从目前的应用看,PROFIBUS、WorldFip和FF是主要的工业标准,PROFIBUS的节点数量多。CAN的应用节点数量多,但是缺乏公认的标准(尽管DeviceNet是IEC标准),实际上不能实现互连互通。ControlNet主要是Rockwell使用,其他厂家使用较少。其他的现场总线的应用基本限定在特定的领域,例如P-NET主要在农业方面,Swiftnet主要用于航海船舶。

    对于连续过程控制,主要是模拟量回路控制,控制周期一般在100~1000 ms之间,属于慢过程,但是控制的逻辑较为复杂,相关的控制环节较多,现场设备希望两线制供电。在这种场合,物理层采用IEC 61158-2是比较合适的,采用IEC 61158-2物理层的现场总线有FF H1和PROFIBUS/PA。IEC 61158-2的速率较低,只有31.25 kbps,但是可以满足本安要求和通信线路直接供电,可以简化现场布线。如果采用FF H1,其方便的功能块和标准的应用借口,可以实现无主控制器运行,PID运算可以直接通过现场总线在智能化变送器和执行器之间完成,节约成本。FF的面向对象的概念是目前集中现场总线中比较先进的概念,也是将来发展的方向。PROFIBUS/PA具有各种行规(profile),可以实现各种数据的接口,但是由于PROFIBUS/PA采用主从式的通信体系,一般不能脱离主控制器工作。采用PROFIBUS/PA的好处是可以通过耦合器,简单地与PROFIBUS/DP直接通信,在系统配置时,可以与采用PROFIBUS/DP的系统统一考虑。

    对于离散控制,特别是PLC之间的通信,一般建议采用PROFIBUS。PROFIBUS源自SIEMENS,是目前现场总线中速率快的,达到12 Mbps,同时PROFIBUS/DP采用严格的主从通信方式和事件控制时序,可以保证数据的实时性,PROFIBUS/DP的数据格式主要是面对寄存器,比较适合于 可靠性通信。

ControlNet是采用生产者/消费者通信模式的,通信开销小,也是一种适合于离散 控制的现场总线。

       WorldFip的历史比较复杂,FF的一些设计思路来自WorldFip。其生产者/消费者模式和总线仲裁器(BUSArbiter)的调度方式特别适合工业过程控制的现场总线系统。它有很多优点都有此有关。FF与IEC标准草案都采用了这种通信模式,只是名称不同。FF称为发布方/订阅方与链接调度器(LAS),实际方式与WorldFip基本一致。目前,WorldFip的应用领域为:输电、铁路运输、地铁、化工、空间技术、汽车制造等。注意力主要放在能源和铁路两个领域。

    从中小型制造商的观点看,协议的实用性 重要的,重要的是如何掌握协议,以速度和稳定的质量,制造出成品。简单、低速的协议,例如MODBUS,可以通过纯软件解释,无需专用的芯片,而像PROFIBUS和FF之类的协议比较复杂,必须采用专用的硬件解释芯片或复杂的程序才能实现,因此,是否能够以较低的价格和通常的渠道采购到协议芯片是中小型制造商必须注意的问题。CAN芯片来源较多,同时协议的处理也相对容易,因此产品较多。PROFIBUS和FF的芯片来源也不少,也出现了不少第三方产品。其他的总线很少有独立销售的产品,产品价格没有优势。
 

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