人物在工业以太网与常用现场总线技术的应用中寻求详细解释
在工业自动化领域,技术、通信和信息技术的融合为现场总线技术和工业以太网技术提供了强大的动力。其中,工业以太网的普及,为自动化带来了深刻的变革。
现场总线式应用广泛用于生产现场,连接智能设备和自动化测量控制系统,它构建了数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。软件是系统不可或缺的一部分,包括组态软件、维护软件、仿真软件、设备软件和监控软件等。通过组态软件,我们可以完成功能块之间的连接,并进行网络组态。在运行过程中,系统实时采集数据,并进行数据处理与计算,以优化控制逻辑。
现场总线具有多变量高性能测量能力,使得仪表具备更多功能,如计算能力、高分辨率、高准确性以及抗干扰和抗畸形能力。此外,它还能够提供设备状态信息,可以对处理过程进行调整。
客户机/服务器模式是目前流行的网络计算服务模式,其中服务器代表数据源,而客户机则代表数据使用者,它从服务器获取数据并进一步处理。这种模式支持组织存储大量相关数据与应用程序,同时实现资源共享与交叉访问,有高度独立性。
全球有约四十种不同类型的现场总线,每种都被用于特定领域如过程自动化、医药制造等。当前流行的是工业总线网络(Fieldbus)、HART网络和MODBUS,这些标准实施简单且易于扩展,而且价格合理,现在许多仪表商已经支持RS485/MODBUS协议,因为这不仅便宜,而且接口种类繁多,在低端市场尤其受欢迎。
HART是一种基于毫安电流信号上叠加数字信号,但它没有真正开放,其基金会成员需要支付费用加入。而国内虽然也有公司开发,但尚未达到国外公司水平。由于通信速率低且组网困难,HART仪表应用预计将下降趋势。
FieldBus是一种新的自动化技术,被誉为“现代工业界的心脏”,它使传统控制系统发生根本性的变化,使自控系统朝着“智能化”、“数字化”、“信息化”、“网络化”、“分散化”的方向发展形成新型分布式控制系统。但至今,还没有形成统一标准,只有ProfiBus、CANbus等多个标准并存,并各有生存空间。
然而,由于传统控制系统原有的确定性受到破坏,加上瞬时错误、新消息到达次序不一致等问题,对分析与综合提出了更高要求,对控制性能产生负面影响。这促使人们寻求更适应工业环境需求的一体成套解决方案,如Industrial Ethernet(工厂级以太网)。
Industrial Ethernet结合了IT行业最新成果,与TCP/IP协议相兼容,却又满足了实时性的要求,是一种全新的分布式自动化学说,它将Web页面浏览器直接集成到操作面板中,以提高用户界面的互动性。在设计方面,其关键点包括:耐冲击、高温、高湿度环境;机械环境适应性;电磁兼容性;采用标准导轨安装方便替换,以及24V直流供电等特点。
DA是一种建立在Industrial Ethernet基础上的规范,将Web页面浏览器直接集成到操作面板中,以提高用户界面的互动性,而FCS则采用高速以太网作为主干网,从而实现了信息集成开放体系结构。这两者的出现极大地简短了刷新时间,最终实现了一体整合解决方案,不但适用于连续过程控制,也适用于断续制造业中的复杂批处理应用。此外,它们还支持MES( Manufacturing Execution System) 和ERP(Enterprise Resource Planning) 等企业管理系统的集成,为整个企业管理提供了一站式解决方案。