越来越多的工业控制系统开始部署现场总线,以实现更多的传感器和执行部件的控制。电动执行器做为流体控制过程中的主要执行部件,目前在工业现场的应用中主要涉及的电动执行器的常用总线有哪一些呢?

      Modbus、CAN、Profibus、DeviceNet、Foundation Fieldbus、HART、Ethernet是工业系统中比较常用的总线通信方式,也是电动执行器的常用总线。

Modbus

      与其他现场总线技术相比,Modbus简单,但具有多功能现场总线协议。它提供工厂自动化所需的所有服务,例如交换简单的二进制信息、模拟值、设备参数或诊断数据。

      对于工厂自动化和类似Profibus的设备,通常使用简单而坚固的物理层RS-485。基于该物理层,Modbus支持各种电报格式,例如Modbus RTU或Modbus ASCII。使用基于以太网的Modbus TCP/IP版本,通常可以实现与主机自动化系统的垂直集成。

特点:

  • 协议简单
  • 适合简单的自动化工业现场

www.modbus.org

CAN

    CAN是Controller Area Network 的缩写(以下称为CAN),是ISO国际标准化的串行通信协议。由德国电气商博世公司在1986 年率先提出。此后,CAN 通过ISO11898及ISO11519 进行了标准化。现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。CAN协议经过ISO标准化后有两个标准:ISO11898标准和ISO11519-2标准。其中ISO11898是针对通信速率为125Kbps~1Mbps的高速通信标准,而ISO11519-2是针对通信速率为125Kbps以下的低速通信标准。
    CAN具有很高的可靠性,广泛应用于:汽车电子、工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。

特点:

  • 多主控制
  • 传输速率快
  • 柔性节点增减

Profibus

      PROFIBUS是一种国际化.开放式.不依赖于设备生产商的现场总线标准。PROFIBUS传送速度可在9.6kbaud~12Mbaud范围内选择且当总线系统启动时,所有连接到总线上的装置应该被设成相同的速度。广泛适用于制造业自动化.流程工业自动化和楼宇.交通电力等其他领域自动化。PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络,从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。

      PROFIBUS由三个兼容部分组成,即PROFIBUS-DP( Decentralized Periphery).PROFIBUS-PA(Process Automation ).PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )。主要使用主-从方式,通常周期性地与传动装置进行数据交换。

      PROFIBUS–DP: 是一种高速低成本通信,用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代办24VDC或4-20mA信号传输。

      PORFIBUS-PA:专为过程自动化设计,可使传感器和执行机构联在一根总线上,并有本征安全规范。

      PROFIBUS-FMS:用于车间级监控网络,是一个令牌结构.实时多主网络。

特点:

  • 开放性
  • 可靠性
  • 灵活扩展
  • 实时性

Device Net

      Devicenet是一种低成本的通讯总线。它将工业设备(如:限位开关,光电传感器,阀组,马达启动器,过程传感器,条形码读取器,变频驱动器,面板显示器和操作员接口)连接到网络,从而消除了昂贵的
硬接线成本。直接互连性改善了设备间的通讯,并同时提供了相当重要的设备级诊断功能,这是通过硬接线I/O接口很难实现的。
  Devicenet是一种简单的网络解决方案,它在提供多供货商同类部件间的可互换性的同时,减少了配线和安装工业自动化设备的成本和时间。DeviceNet不仅仅使设备之间以一根电缆互相连接和通讯,更重要的是它给系统所带来的设备级的诊断功能。该功能在传统的I/O上是很难实现的。
  Devicenet是一个开放的网络标准。规范和协议都是开放的,供货商将设备连接到系统时,无需为硬件,软件或授权付费。任何对DeviceNet技术感兴趣的组织或个人都可以从开放式DeciceNet供货商协会(ODVA)获得DeviceNet规范,并可以加入ODVA,参加对DeviceNet规范进行增补的技术工作组。
  Devicenet的许多特性沿袭于CAN,CAN总线是一种设计良好的通信总线,它主要用于实时传输控制数据。DeviceNet的主要特点是:短帧传输,每帧的最大数据为8个字节;无破坏性的逐位仲裁技术;网络最多可连接64个节点;数据传输波特率为125kb/s、250kb/s、500kb/s;点对点、多主或主/从通信方式;采用CAN的物理和数据链路层规约。

Foundation Fieldbus (FF)

      Foundation Fieldbus(FF)明确适应了过程自动化的要求。现场级使用的FF H1协议的传输物理基于IEC 61158-2和ISA SP 50.02。这些标准定义了使用相同电缆对的简单现场设备的数据传输和能源供应框架。FF H1支持各种拓扑结构。与接线盒或分段屏障相结合,可以安装非常灵活的电缆。除了传统的线路和树结构外,FF H1支持点对点拓扑或其他结构,其中一个主干与通向现场设备的单个支线相结合。

      Foundation Fieldbus数据接口基于标准化功能块,例如AI(模拟输入)或AO(模拟输出),通过这些功能块可以连接其输入和输出。因此,FF现场总线设备可以直接相互通信,前提是该段配备了链路主动调度器(LAS)来协调FF通信。

www.fieldcommgroup.org

HART

      HART利用已知的4-20 mA标准信号进行模拟数据传输。HART通信被调制为模拟信号的附加信号。优点:同时传输数字和模拟HART信号。现有的4-20 mA基础设施也可用于数字通信。便于从现场设备读取附加参数和诊断数据。

      HART基于主/从原理。可选的多点拓扑结构基本上符合现场总线系统的线路结构。在大多数情况下,使用传统的4–20 mA点对点通信。

特点:

  • 基于大型安装的DCS内标准化集成(FDT、EDD)
  • 大量设备可供选择

www.fieldcommgroup.org

Ethernet

      如今,经典以太网已成为办公环境中数据网络的领先标准。“工业以太网”描述了即使在工业自动化的复杂应用中也可以使用以太网的增强功能。

特点:

  • 通过通用介质传输实时和IT数据
  • 几乎无限的参与者数量和网络扩展
  • 可轻松缩放和扩展的灵活拓扑
  • 即使是超大数据量也能快速传输
  • 网络服务器和物联网接口的集成,如设备内的OPC UA
  • 无需专用网关即可轻松访问现场级设备数据
  • 操作可靠,无复杂终端,维护简单
  • 经得起未来考验

      高可靠性、稳健的通信以及运行操作期间的设备交换等因素对于工业以太网的使用非常重要。主要使用那些已经作为现场总线协议广泛可用并且直接集成到DCS中的协议。除了Profinet,它还包括以太网/IP和Modbus TCP。