力士樂(lè)Rexroth電纜R911374619 RL2-003CBB-NN-015,0
1、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是一種控制系統(tǒng)框架
現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)是建立在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)基礎(chǔ)上的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化，具有開(kāi)放性、可互操作性、常規(guī)控制功能*分散、有統(tǒng)一的控制策略組態(tài)方法的新一代的分散型控制系統(tǒng)。
2、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用：
1 PC+獨(dú)立數(shù)字運(yùn)動(dòng)控制器+執(zhí)行機(jī)構(gòu)=開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)
2 觸摸屏+獨(dú)立數(shù)字控制器+執(zhí)行機(jī)構(gòu)=開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)
上述兩種結(jié)構(gòu)是伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展方向，也是運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展方向。
它能充分利用PC 機(jī)和觸摸屏的資源，由第三方軟件完成用戶(hù)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)，將生成的程序指令傳送給運(yùn)動(dòng)控制器，由控制器不斷轉(zhuǎn)譯產(chǎn)生更新的位置命令（運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)）并通過(guò)通信總線(xiàn)下傳給驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將控制電流傳送給電機(jī)，這樣完成命令所需定位。在一個(gè)多軸系統(tǒng)中，一個(gè)控制器可以控制多個(gè)電機(jī)或驅(qū)動(dòng)器。伺服電機(jī)是主要的執(zhí)行部件，完成具體動(dòng)作。
總線(xiàn)將分散的有通信能力的測(cè)量控制設(shè)備、驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，連接成能相互溝通信息，共同完成自控任務(wù)的控制網(wǎng)絡(luò)
現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方式
電纜R911374619 RL2-003CBB-NN-015,0
R911381879 RG2-003AAB-NN-000,5?
R911381201 RG2-003AAB-NN-001,0
R911380863 RG2-003AAB-NN-001,5
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R911381227 RG2-003ABB-NN-030,0
現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的本質(zhì)原理
1）現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)
現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)把通信線(xiàn)一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或生產(chǎn)設(shè)備是用于過(guò)程自動(dòng)化和制造自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表互聯(lián)的現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)的DCS的通信網(wǎng)絡(luò)截止于控制站或輸入輸出單元?，F(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室輸入輸出端口仍然是一對(duì)一的模擬信號(hào)傳輸，工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境十分惡劣，既有各種電磁場(chǎng)的干擾噪聲，又有各種酸、堿、鹽等腐蝕性有害物質(zhì)，還有高溫低溫、高濕度和各種粉塵?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)能適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字通信。
2）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表是指?jìng)鞲衅?、變送器和?zhí)行器等。這些設(shè)備能通過(guò)一對(duì)傳輸線(xiàn)互連傳輸線(xiàn)可以是雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光纜和電源線(xiàn)等并可根據(jù)需要因地制宜的選擇不同類(lèi)型的傳輸介質(zhì)。
3）互換性和互操作性
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表種類(lèi)繁多，沒(méi)有仟何一家制造商可以提供一個(gè)工廠所需的全部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。所以，互相連接不同制造商的產(chǎn)品是不可避免的用戶(hù)不希望為所選用的產(chǎn)品不同而在硬件或軟件上花很大力氣。希望選用各制造商性能價(jià)格比的產(chǎn)品集成在一起，實(shí)現(xiàn)即接即用。用戶(hù)希望對(duì)不同品牌的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備統(tǒng)一組態(tài)，構(gòu)成所需要的控制回路。這些就是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互換性和互操作性的含義。
4）分散功能塊
FCS廢止了DCS的輸入/輸出單元和控制站，把DCS控制站的功能分散的分配給現(xiàn)場(chǎng)儀表，從而構(gòu)成虛擬控制站。例如流量變送器不僅具有流量信號(hào)變換、補(bǔ)償輸入模塊，而且有PID控制和運(yùn)算功能塊；調(diào)節(jié)閥的基本功能是信號(hào)驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行，還內(nèi)含輸出特性補(bǔ)償模塊；也可以有PID控制和運(yùn)算模塊；還可以有閥門(mén)特性自校驗(yàn)和自診斷功能。功能塊分散在多臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表中，并可統(tǒng)一組態(tài)，用戶(hù)可以靈活選擇各種功能模塊，構(gòu)成所需要的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)*的分散控制。
5）通信線(xiàn)供電
通信線(xiàn)供電方式允許現(xiàn)場(chǎng)儀表直接從通信線(xiàn)上攝取能量，這種方式提供于本質(zhì)安全環(huán)境的低功耗現(xiàn)場(chǎng)儀表，與其配套的還有安全柵*，化工、煉油等企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有可燃性物質(zhì)，所用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備必須嚴(yán)格遵循安全防爆標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)也不能例外。
6）開(kāi)放式互連網(wǎng)絡(luò)
現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)為開(kāi)放互連網(wǎng)絡(luò)，既可與同層網(wǎng)絡(luò)互連，也可與不同層網(wǎng)絡(luò)互連，不同制造商的網(wǎng)絡(luò)互連十分簡(jiǎn)單。用戶(hù)不必在硬件或軟件上花多大力氣開(kāi)放式互連網(wǎng)絡(luò)還體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)共享，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和功能塊的統(tǒng)一組態(tài)，天衣無(wú)縫的把不同制造商的網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備融為一體，構(gòu)成統(tǒng)一的FCS。
現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)為什么要隔離
目前大多數(shù)產(chǎn)品對(duì)外通訊部分可總結(jié)為：MCU+收發(fā)器+外部總線(xiàn)，其中大多數(shù)常用的MCU都集成有CAN或UART鏈路層控制器。從MCU發(fā)出的電平信號(hào)一般為5V或3.3V，為達(dá)到與總線(xiàn)連接和遠(yuǎn)傳的目的，往往需要在MCU與總線(xiàn)間加收發(fā)器，它起到電平轉(zhuǎn)換的作用。
采用總線(xiàn)通信方式必然涉及到外部通信走線(xiàn)，CAN和458總線(xiàn)往往需要做數(shù)百米的布線(xiàn)?？偩€(xiàn)越長(zhǎng)、經(jīng)過(guò)的環(huán)境越復(fù)雜越容易出現(xiàn)通信問(wèn)題。外部環(huán)境中復(fù)雜多變的電磁場(chǎng)會(huì)間接抬高總線(xiàn)的電勢(shì)，靜電、浪涌、短路等會(huì)直接作用到通信線(xiàn)上。以上情況的出現(xiàn)，輕則導(dǎo)致收發(fā)器損壞，重則造成主板故障。因此，與總線(xiàn)連接前加入隔離是十分必要的。
現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)隔離的方法
隔離的方法及原理與I/O隔離相似，不同的是通信隔離需要考慮到隔離器件對(duì)通信信號(hào)的影響，不當(dāng)?shù)母綦x往往導(dǎo)致通信中斷或通信不暢。對(duì)收發(fā)器來(lái)說(shuō)，隔離可以從兩方面入手，通信隔離和供電隔離。
目前主流的通信隔離方案為光耦、容耦及磁耦，隔離特點(diǎn)上光耦采用光的形式進(jìn)行信號(hào)傳遞，容耦通過(guò)電場(chǎng)的形式進(jìn)行傳輸，磁偶采用磁場(chǎng)形式進(jìn)行傳輸。供電隔離采用微功率DC-DC隔離電源，使輸入與輸出之間沒(méi)有電氣連接，避免供電端對(duì)收發(fā)器的影響。
具體來(lái)講，隔離可以從兩個(gè)渠道實(shí)現(xiàn)：采用分立元器件搭建或采用集成模塊。采用分立模塊搭建往往涉及到很多器件的選型及采購(gòu)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為麻煩且難保證該部分在產(chǎn)品上的一致性?；诖耍╇姼綦x、通信隔離一體的隔離收發(fā)器模塊應(yīng)運(yùn)而生，緊湊的體積使他在應(yīng)用便捷的同時(shí)占用更少的PCB面積。
