详细介绍:
现场总线(Fieldbus)是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线,它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点,因而受到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。
现场总线(Fieldbus)是20世纪80年代末、90年代初国际上发展形成的,用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础,沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络,而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术,已经受到世界范围的关注,成为自动化技术发展的热点,并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多有实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层,作为工厂设备级基础通讯网络,要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点 :具有一定的时间确定性和较高的实时性要求,还具有网络负载稳定,多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。由于上述特点,现场总线系统从网络结构到通讯技术,都具有不同上层高速数据通信网的特色。
一般把现场总线系统称为第五代控制系统,也称作FCS——现场总线控制系统。人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代,把4~20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代,把数字计算机集中式控制系统称为第三代,而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代。现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统,一方面,突破了DCS系统采用通信专用网络的局限,采用了基于公开化、标准化的解决方案,克服了封闭系统所造成的缺陷;另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构,变成了新型全分布式结构,把控制功能彻底下放到现场。可以说,开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。
近年来,其广泛使用给工业人带去福音,现就有关20中常用现场总线介绍如下:
1、EtherCAT
EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology,用于控制和自动化技术的以太网)是一种用于工业自动化的实时以太网解决方案,性能优越,使用简便。
2、Lightbus
这种经过验证的 Beckhoff 光纤总线系统具有极为优秀的抗 EMI 性能,易于安装,数据流快速、循环且具有确定性。
3、PROFIBUS
Profibus 作为一种快速总线,被广泛应用于分布式外围组件(PROFIBUS-DP)。除了 PROFIBUS-DP 和 FMS 以外,Beckhoff 还支持驱动器通讯标准 PROFIBUS MC。
4、Interbus
Interbus 易于配置,通讯快速而可靠。主/从系统的移位寄存器协议可提供高效循环通讯。
5、CANopen
通过有效利用总线带宽,CANopen 可在即使相对较低的数据传输速率时也能实现较短的系统响应时间。秉承了 CAN 的传统优点,例如数据安全性高且具备多主站能力。
6、DeviceNet
DeviceNet 是一种传感器/执行器总线系统,起源于美国,但现在在亚洲和欧洲也被越来越多地应用。DeviceNet 也基于CAN 协议(Controller Area Net,控制器局域网)。
7、ControlNet
ControlNet 是一种开放式标准现场总线系统。该总线协议允许循环数据和非循环数据通过总线同时进行交换,而两者之间互不影响。
8、SERCOS interface
SERCOS 最初作为用于驱动器的快速光纤总线系统研发。采用 Beckhoff SERCOS 总线耦合器,I/O 设备可以实现高速率数据传输和较短的循环时间。
9、Ethernet
以太网是办公环境中的主流标准。在Beckhoff 以太网产品中,也秉承并发扬了以太网的优点,例如数据传输速率高,与现有网络的简便集成以及广泛的服务和接口等。
10、PROFINET
PROFINET 是一种由 PNO(PROFIBUS 用户组织)针对开放式工业以太网制定的标准:国际上订立的一种针对通讯的 IT 标准(如 TCP/IP 协议)。
11、EtherNet/IP
Ethernet/IP 是由 ODVA(Open DeviceNet Vendor Association,开放式设备网络供货商协会)订立的工业以太网标准。Ethernet/IP 基于以太网 TCP/IP 和 UDP/IP标准。
12、USB
USB 已成为 PC 技术的标准接口,具有传输速率高,拓扑结构灵活(通过集成集线器)等特点,加上 Beckhoff USB 总线耦合器,在距离较短时,该系统可替代现场总线。
13、Modbus
Modbus 是一种基于主/从结构的开放式串行通讯协议。可非常轻松地在所有类型的串行接口上实现,已被广泛接受。
14、Fipio
FIP 符合 EN 50170 欧洲标准,并受到WorldFIP 现场总线组织的支持。其变量和信息可实现循环和非循环交换,总线性能可根据应用调整。
15、CC-Link
CC-Link(Control & Communication Link,控制与通信链路)是一种开放式总线系统,用于控制级和现场总线级之间的通讯。应用方面主要以亚洲地区为主。
16、RS232/RS485
RS232 和 RS485 是精典的串行接口,一直被广泛使用。Beckhoff RS485/RS232 I/O模块采用的是易于实现的简单串行通讯协议。
17、AS-Interface
AS interface 通过简单、经济的布线方法,连接传感器、执行器与上位控制层。AS interface 已通过 EN 50295 和IEC 62026-2 标准,在国际上实现了标准化。
18、DALI
数字可寻址照明接口(DALI,Digital Addressable Lighting Interface)是一种楼宇自动化标准,用于电子镇流器的数字控制。DALI 作为一种子系统使用,例如照明、百叶帘或温度控制,可直接与楼宇管理系统进行通讯。
19、EIB
EIB(European Installation Bus,欧洲安装总线)是一种用于楼宇布线的总线系统,主要在欧洲得到广泛应用。
20、LON
LON(Local Operating Network,局部操作网络)是一种能够进行多网络连接的通讯系统,用于分布式应用。
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