1 现场总线的概念
现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统,也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。
现场总线技术将微处理器置入传统的测量控制仪表,使它们各自具有了数字计算和数字通讯能力,采用可进行简单连接的双绞线等作为总线,把多个测量控制仪表连接成网络系统,并按公开、规范的通信协议,在位于现场的多个微机化测量控制设备之间及现场仪表与远程监控计算机之间,实现数据传输与信息交换,形成各种适应实际需要的自动控制系统。
现场总线是20世纪80年代中期在国际上发展起来的。随着微处理器与计算机功能的不断增强和价格的降低,计算机与计算机网络系统得到迅速发展。现场总线可实现整个企业的信息集成,实施综合自动化,形成工厂底层网络,完成现场自动化设备之间的多点数字通信,实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。
2 现场总线的发展趋势
1983年,Honeywell推出了智能化仪表,它在原模拟仪表的基础上增加了计算功能的微处理器芯片,在输出的4~20mA直流信号上迭加了数字信号,使现场与控制室之间的连接模拟信号变为数字信号。之后,上各大公司推出了各种智能仪表。智能仪表的出现为现场总线的诞生奠定了基础。
智能仪表的出现为现场信号的数字化提供了条件,但不同厂商提供的设备通信标准不统一,束缚了底层网络的发展。现场总线要求不同的厂商遵从相同的制造标准,组成开放的互连网络是现场总线的发展趋势。
3 现场总线的特点与优点
现场总线系统打破了传统控制系统采用的按控制回路要求,设备一对一的分别进行连线的结构形式。把原先DCS系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块放入现场设备,加上现场设备具有通信能力,因而控制系统功能能够不依赖控制室中的计算机或控制仪表,直接在现场完成,实现了的分散控制。
现场总线控制系统既是一个开放通信网络,又是一种全分布控制系统。它把作为网络节点的智能设备连接成自动化网络系统,实现基础控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化的综合自动化功能。是一项以智能传感器、控制、计算机、数字通信、网络为主要内容的综合技术。
现场总线系统在技术上具有以下特点:
3.1 系统具有开放性和互用性
通信协议遵从相同的标准,设备之间可以实现信息交换,用户可按自己的需要,把不同供应商的产品组成开放互连的系统。系统间、设备间可以进行信息交换,不同生产厂家的性能类似的设备可以互换。
3.2 系统功能自治性
系统将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成,现场设备可以完成自动控制的基本功能,并可以随时诊断设备的运行状况。
3.3 系统具有分散性
现场总线构成的是一种全分散的控制系统结构,简化了系统结构,提高了可靠性。
3.4 系统具有对环境的适应性
现场总线支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等,具有较强的抗干扰能力,能采用两线制实现供电和通信,并可以满足防爆的要求。
由于现场总线结构简化,不再需要DCS系统的信号调理、转换隔离等功能单元及其复杂的接线,节省了硬件数量和投资。简单的连线设计,节省了安装费用。设备具有自诊断与简单故障处理能力,减少了维护工作量。设备的互换性、智能化、数字化提高了系统的准确性和可靠性。还具有设计简单,易于重构等优点。
4 几种有影响的现场总线技术
4.1 基金会现场总线
基金会现场总线(FF)于1994年由美国Fisher-Rosemount和Honeywell为首成立。它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础,取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次,并在应用层上增加了用户层。基金会现场总线分H1和H2两种通信速率。H1的传输速率为31.25kbps,可支持总线供电和本质防爆环境。支持双绞线、光缆和无线发射,协议符号IEC1158-2标准。传输信号采用曼册斯特编码。
4.2 LonWorks
它由美国Echelon公司推出,它采用ISO/OSI模型的全部7层通讯协议,采用面向对象的设计方法,通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质,并开发了本质防爆产品,被誉为通用控制网络。采用LonWorks技术和神经元芯片的产品,被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。
PC-TTY RS232到西门子S5系列PLC编程口(DB15)通讯接口电缆,
3米,RS232/电流环接口,用于S5系列PLC编程软件和监控系统
:6ES5734-1BD20
USB/PPI USB接口的西门子
S7-200PLC 编程电缆,USB/PPI接口
3米,带通信指示灯,大通通信距离达2公里
6ES7 901-3DB30-0XA0
USB/PPI+ 隔离型USB接口的西门子
S7-200PLC编程电缆,USB/PPI隔离,
3米,带通信指示灯,大通通信距离达2公里
6ES7 901-3DB30-0XA0
PC-PPI RS232接口的西门子S7-200
PLC用编程电缆 长度3M,RS232/PPI接口,
不支持长距离通信
6ES7 901-3CB30-0XA0
PC-PPIA S7-200 PLC用编程电缆 长度2M
6ES7 901-3CB30-0XA0(带IC)
PC-PPI+ 光电隔离型PC/PPI,
S7-200 PLC用编程电缆,支持10和11位MODEM通信,
带通信指示灯,大通信距离达2公里
6ES7 901-3CB30-0XA0
PC-MPI 西门子S7-300编程电缆(带指示灯)
6ES7 972-0CA23-0XA0
PC-MPI+ 西门子S7-300编程电缆(光电隔离、带指示灯)
含RS232电缆(5米)
6ES7 972-0CA23-0XA0
USB-MPI USB接口西门子S7-300编程电缆(带指示灯)
6ES7 972-0CB20-0XA0)
USB-MPI+ 隔离型USB接口西门子S7-300编程电缆
(光电隔离、带指示灯),3米,大通通信距离达1公里
6ES7 972-0CB20-0XA0
USB/MPI-S ISO USB接口西门子S7-300编程电缆
光电隔离、带指示灯 带拨码19.2/38.4可调)
6ES7 972-0CB20-0XA0 长度:5米
LOGO!PC-CABLE 西门子LOGO!PLC编程电缆
6ED1 057-1AA00-0BA0
带适配器,带发送、接收、电源指示灯)
LOGO!USB-CABLE USB接口西门子LOGO!PLC编程电缆
(带适配器,带发送、接收、电源指示灯)
6ES7901-0BF00-0AA0 SIEMENS MPI KABEL
TP27 触摸屏与S7-200/300连接电缆长度5M
6ES7901-1BF00-0XA0 SIEMENS RS232-CABLE
PC/MPI适配器用RS232电缆/TP27下载线 长度5M
PC-TP177/OP73 西门子TP177/OP73触摸屏编程电缆
PC-TP170/OP170 西门子TP170/OP170触摸屏编程电缆
6XV1 440-2KH32 西门子OP触摸屏编程电缆,长度3M
6ES7972-0BA41-0XA0 PROFIBUS 总线连接器 不带编程口 35度电缆引出线。
6ES7972-0BB41-0XA0 PROFIBUS 总线连接器 带编程口 35度电缆引出线。
6ES7972-0BA12-0XA0 PROFIBUS 总线连接器 不带编程口 垂直电缆引出线。
6ES7972-0BB12-0XA0 PROFIBUS 总线连接器 带编程口 垂直电缆引出线。
6XV1-830-0EH10 SIEMENS L2电缆 2芯屏蔽(总线电缆或PROFIBUS电缆)。
6ES7 390-1AM00 40针前连接器螺紧型,特有的定位槽可以防误插。
6ES7392-1AJ00 20针前连接器 螺紧型,特有的定位槽可以防误插。
6ES7390-1AE80-0AA0 S7-300 PLC 用导轨 长度483MM。
6ES7390-1AF30-0AA0 S7-300 PLC 用导轨 长度530MM。
6ES7 390-1AJ30-0AA0 S7-300 PLC 用导轨 长度830MM。
6ES7195-1GF30-0XA0 S7-300 PLC 用导轨 长度530MM(热插拔导轨)。
6GK1561-1AA00 CP5611卡。