Som en teknik för fältstyrningsnätverk betraktas fältbuss som en förlängning av publika datanät inom området rörelsestyrning. Dess uppgång ger en ny möjlighet för utvecklingen av den automatiska styrtekniken. Fältbuss kan använda en mängd olika media (en mängd olika trådbundna och trådlösa lägen) för att överföra digitala signaler. I två ledningar kan anslutas till dussintals automatisk styrutrustning, kan spara mycket kablar, spårram, anslutande delar. Minska arbetsbelastningen för systemdesign, installation och underhåll. Fältbuss bildar ett komplett styrsystem som verkligen är utspritt i fält, förbättrar styrsystemets tillförlitlighet och berikar styrutrustningens informationsinnehåll. Det skapar förutsättningar för kontrollinformationen att komma in i det offentliga datanätet, kommunicerar kopplingen mellan fältstyrningsutrustningen och det högre styrledningsnätverket, underlättar integrationen av styrnätverket och datanätverket, underlättar fjärröverföring av signaler och fjärrautomatik kontrollera.
1. Fältbuss är ett ramverk för styrsystem
Fältbussstyrsystem är en ny generation av decentraliserat styrsystem baserat på fältbussteknologi, som har platt nätverksstruktur, öppenhet, interoperabilitet, fullständig spridning av konventionella styrfunktioner och enhetlig konfigurationsmetod för styrstrategi.
2. Typisk tillämpning av fältbuss rörelsekontrollsystem:
PC plus oberoende digital rörelsekontroll plus ställdon=öppet rörelsekontrollsystem
Pekskärm plus oberoende digital styrenhet plus ställdon=öppet rörelsekontrollsystem
Dessa två strukturer är utvecklingsriktningen för servokontrollsystem och rörelsekontrollteknik. Den kan dra full nytta av resurserna på PC och pekskärm, slutföra utvecklingen av användarapplikationer av tredjepartsmjukvaran och skicka de genererade programinstruktionerna till rörelsekontrollern, som kontinuerligt översätter det uppdaterade positionskommandot (rörelsekurvan) och skickar den till föraren via huvudledningen för kommunikation, och motorföraren kommer att överföra styrelektriciteten till motorn, för att slutföra positioneringen som krävs av kommandot. I ett fleraxligt system kan en enda styrenhet styra flera motorer eller drivrutiner. Servomotor är den huvudsakliga verkställande komponenten, slutför den specifika åtgärden. Bussen kopplar samman spridda mät- och styranordningar med kommunikationsförmåga och kör styranordningar som nätverksnoder för att bilda ett styrnätverk som kan kommunicera med varandra och utföra automatiska styruppgifter tillsammans
Ethernet industriella automationssystem utvecklas mot nätverk och intelligent realtidskontroll, så kommunikationen har blivit nyckeln, och användarens efterfrågan på enhetligt kommunikationsprotokoll och nätverk blir allt mer brådskande. Å andra sidan kräver den snabba utvecklingen av intranät/internet och annan informationsteknik att företagen realiserar en omfattande sömlös informationsintegration från fältkontrollskiktet till ledningsnivån och tillhandahåller en öppen infrastruktur. När det gäller osäkerhet och realtidsprestanda för Ethernet är dålig, har användningen av intelligent nav, aktiv switching funktion, prioriterad introduktion och duplex ledningar, och så vidare, i princip löst. Genom att öka dataöverföringshastigheten, noggrant välja nätverkstopologi och begränsa nätverksbelastningen kan sannolikheten för datakollision minimeras.
Det finns också ett antal internationella organisationer som arbetar för att få kontroll över Ethernet. Denna standard gör det möjligt för nätverket att se "objekt".
Inbyggt nätverk för rörelsekontrollsystem (NCS) Rörelsekontroll (servo) är att styra och hantera positionen och hastigheten för mekaniska rörliga delar i realtid, så att de kan röra sig enligt den förväntade banan och specificerade rörelseparametrar. Rörelsekontrollsystem med öppen struktur är ett slags modulärt, omkonfigurerbart, utbyggbart hård- och mjukvarusystem.
Figuren ovan visar arkitekturen för den inbyggda rörelsekontrollern. Det kan ses av figuren att rörelsekontroller är uppdelad i två huvuddelar: nätverkskommunikationsmodul och rörelsekontrollmodul. Nätverkskommunikationsmodulen ansluter direkt till Internet och erhåller kontrollkommandon från konsolen enligt det förutbestämda kommunikationsprotokollet, och ger sedan kommandona till rörelsekontrollmodulen. Rörelsekontrollmodulen är direkt ansluten till motordrivaren. Efter att ha analyserat och bedömt kommandot skickas motsvarande motorstyrsignal till motorn. Dessutom returneras resultatet av kommandoexekveringen till nätverkskommunikationsmodulen, som sedan återgår till konsolen över nätverket.
Huvudfunktioner för inbyggd rörelsekontroll:
1. Expansion av rörelseaxel Dotterkortet används för att expandera rörelseaxeln på styrenheten. Flera kontroller kan kopplas samman med fiberoptiskt nätverk för att styra fler axlar. Stegaxel (puls plus riktning) och servoaxel (analog instruktion plus positionsåterkoppling) kan blandas.
2. Digital in- och utgångsexpansion
3. Utbyggnad av analog ingång och utgång
4. Utvidgning av gränssnitt för positionsåterkoppling (A/B/Z, SSI, SIN/COS)
5. Fältbussgränssnittstillägg: CAN, SERCOS, EtherNet, ProfiBus, DeviceNet, ModBUS, HostLink, etc.
"Fältenheter med inbyggt Ethernet och inbäddade internetservrar kommer snart att bli verklighet", förutspår Horst Kohlbert, nätverksproduktchef på Siemens Energy & Automation, och antyder att industriellt Ethernet är på väg att gå in på fältkontrollnivån.
Ethernet är den bästa lösningen för att styra nätverk i framtiden, och det kommer att bli den dominerande fältbuss, men fältbussteknik kommer inte lätt att lämna den befintliga marknaden, och olika fältbussar kan lära av varandra för att ytterligare förbättra. Alla typer av fältbussar har ett visst tekniskt fokus och applikationsområdeskomplementaritet, mer auktoritativa i en viss aspekt. Samexistensen av flera fältbussar främjar inte användarnas och tillverkarnas investeringar. Ett stort antal bussstandarder motsvarar inga standarder. Den blommande och blomstrande utvecklingen av fältbussteknik.
Nätverkskontrollsystem kräver att fältbussen som används i kontrollfältet är ett digitalt sammankopplingsnätverk med hög nätverksprestanda, som har interoperabilitet och öppenhet. Digital sammankoppling är den grundläggande egenskapen hos nätverk. Interoperabilitet kräver antagande av enhetliga standarder och protokoll. Öppenhet innebär att tekniken är öppen och flitigt använd. Nu är det en självklarhet att flera fältbussstandarder samexisterar.
Olika företag styr, för sina egna intressen, utvecklingen av standarder, så att fältbuss inte används i stor utsträckning. För närvarande är Ethernet-tekniken den mest i linje med egenskaperna hos nätverkskontrollsystem fältbussteknik, så många företag har infört Ethernet i industriella styrnätverk.
Tysklands Jetter AG:s automationssystem, israeliska ELMO:s MAESTRO, brittiska företaget TRIOs innovativa idé, den är baserad på 100Mb/s Ethernet distribuerat intelligent styrsystem, förklarade att "nätverket är styrenheten" vyn.
1. Dra fördel av den brittiska TRIO-kontrollerexpansionen
2. Förläng med israelisk MAESTRO-kontroller
Dess egenskaper är:
(1) Strukturen som liknar Internet, realtidsöverföring av data behöver inte programmeras, behöver inte överväga nätverkets hierarki;
(2) För användare finns det bara en uppsättning data och ett program, och all data behöver bara uttryckas en gång i nätverket. Både program och data kan återanvändas, och nätverket spelar rollen som en riktig server;
(3) Det finns bara en Ethernet-buss för direkt kommunikation från sensorn till fabriksledningen;
(4) Den kan anslutas till Internet för att förverkliga hela fabrikens globala nätverk;
(5) Ethernet är inte bara en systembuss som ansluter till olika intelligenta moduler, utan också en fältbuss som ansluter till fältutrustning. Det är ingen skillnad mellan intern och extern kommunikation här. Hub-teknik är integrerad i varje styrenhet, och den interna kommunikationen separeras från den externa kommunikationen genom att tilldela adressutrymme.
Redan 1998 använde Foxboro framgångsrikt Ethernet I/O från sitt Micro-I/A-automationssystem i Bayer AG:s klor-alkalianläggning. Ethernet integrerar all fältutrustning, styrenheter och PC-arbetsstationer i ett mycket tillförlitligt, lågkostnadsnätverk för kontrollinformation i realtid.
Industriellt Ethernet-nätverk kan vara Profibus, Devicnet, modbus, controlnet, canopen-protokoll till TCP/IP, tillämpning av en mängd olika protokoll i samma nätverk, och låta dem och samma värd föra dialog samtidigt, men det gör det' t verkligen lösa problemet med universella standarder.
