浅谈现场工业总线(工业总线系列1)

接下来的一系列文章,会逐步介绍工业通信方面的知识

有兴趣的小伙伴可以关注。

今天我们先从工业现场总线概述开始。

现场总线不是一样的,但更多的是一系列的东西。现场总线是一组协议用于工业领域。现场总线协议已标准化为IEC61158。

现场总线在网络上工作允许各种拓扑结构例如环形,树形,星形和菊花链。


在现场总线之前,工业控制器系统通过使用RS232串口通讯连接。如您所知,串行通信只允许两个设备进行通信。而今天,现场总线与以太网融合的更加紧密。

可以在任意地方连接多个现场设备到一个连接点,然后将连接到控制器。现场总线本身不是连接类型而是一组协议。该组中有几种协议例如AB的ControlNet,施耐德的Modbus,西门子的Profibus,贝加莱的EtherCAT,HART,CIP等等。


现场总线的主要优点是现场连接设备。例如,考虑您有几个现场设备距离很远。使用现场总线设备,如传感器,电机,灯,开关,这些设备连接到I/O模块,然后连接到PLC。与现场总线组件的连接,除现场设备本身外,是单电缆连接。这种类型的现场设备连接节省了布线,并且保障了信号的可靠(没有电缆电阻和压降的影响)。

控制器系统将需要一个通信模块这将能够与现场设备建立通信。对于ControlNet,您需要一个ControlNet模块,Profibus需要一个Profibus模块等。每个协议都是使用专用的通信模块。

例如,Profibus是一种广泛使用的协议可以连接AllenBradley,Siemens,Modicon等。这同样适用于Modbus的通用协议。但是,某些协议与其他协议不能很好地兼容。ControlNet是一个无法集成到西门子PLC中的。


有了这些信息,你可以看到,在设计工厂控制系统时应该很谨慎,包括通讯网络,特别是考虑现场总线设备的设备层。

仔细研究,并确保所有设备兼容,并能通信。

IEC 61158标准

在2008年国际电工委员会提出新的现场总线标准IEC 61158,将现场总线相关的标准分为15个通信行规族(Communication Profile Families, CPF)[1]:

CPF01:基金会现场总线(FOUNDATION Fieldbus)。

CPF02:通用工业协定(Common Industrial Protocol,简称CIP)。

CPF03:PROFIBUS及PROFINET。

CPF04:P-NET。

CPF05:WorldFIP(Factory Instrumentation Protocol,是法国标准的通讯协定)[2]

CPF06:INTERBUS(INTERBUS)。

CPF07:CC-Link。

CPF08:HART(Highway Addressable Remote Transducer Protocol)。

CPF09:Vnet/IP(由日本横河电机推动的通讯协定)。

CPF10:TCnet(全名为time-critical information and control network,由日本东芝推动的通讯协定)。

CPF11:EtherCAT。

CPF12:Ethernet POWERLINK。

CPF13:EPA(全名为Ethernet for Plant Automation,中国提出的即时工业以太网通讯协定[3])。

CPF14:MODBUS-RTPS(MODBUS实时发布与订阅)。

CPF15:SERCOS。

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