В качестве сетевой технологии полевого управления полевая шина рассматривается как расширение общедоступной сети передачи данных в области управления движением. Его рост дает новые возможности для развития самой технологии автоматического управления. Fieldbus может использовать различные среды (различные проводные и беспроводные режимы) для передачи цифровых сигналов. В два провода можно подключить десятки аппаратуры автоматического управления, можно сэкономить много кабелей, пазовых рамок, соединительных деталей. Сократите объем работ по проектированию, установке и обслуживанию системы. Полевая шина образует полную систему управления, которая действительно разбросана по полю, повышает надежность системы управления и обогащает информационное наполнение управляющего оборудования. Он создает условия для поступления управляющей информации в общедоступную сеть передачи данных, обеспечивает связь между полевым оборудованием управления и вышестоящей сетью управления, облегчает интеграцию сети управления и сети передачи данных, облегчает дистанционную передачу сигналов и дистанционную автоматизацию. контроль.
1. Fieldbus — это основа системы управления
Система управления полевой шиной представляет собой децентрализованную систему управления нового поколения, основанную на технологии полевой шины, которая имеет плоскую сетевую структуру, открытость, функциональную совместимость, полное рассредоточение обычных функций управления и метод настройки стратегии унифицированного управления.
2. Типичное применение системы управления движением fieldbus:
ПК плюс независимый цифровой контроллер движения плюс актуатор=открытой системы управления движением
Сенсорный экран, независимый цифровой контроллер и привод=открытой системы управления движением
Эти две структуры являются направлением развития системы сервоуправления и технологии управления движением. Он может в полной мере использовать ресурсы ПК и сенсорного экрана, завершать разработку пользовательских приложений сторонним программным обеспечением и отправлять сгенерированные программные инструкции на контроллер движения, который постоянно преобразует обновленную команду положения (кривую движения) и отправляет его водителю через основную линию связи, а драйвер двигателя передает управляющее электричество двигателю, чтобы завершить позиционирование, требуемое командой. В многоосевой системе один контроллер может управлять несколькими двигателями или драйверами. Серводвигатель является основным исполнительным компонентом, выполняющим конкретное действие. Шина соединяет разрозненные устройства измерения и управления с возможностью связи и устройства управления приводами в качестве сетевых узлов для формирования сети управления, которая может обмениваться данными друг с другом и вместе выполнять задачи автоматического управления.
Система промышленной автоматизации Ethernet развивается в сторону сети и интеллектуального управления в режиме реального времени, поэтому связь стала ключевой, и потребность пользователя в унифицированном протоколе связи и сети становится все более актуальной. С другой стороны, быстрое развитие Интранета/Интернета и других информационных технологий требует от предприятий комплексной бесшовной интеграции информации от уровня полевого управления до уровня управления и обеспечения открытой инфраструктуры. Что касается неопределенности и низкой производительности Ethernet в реальном времени, то в основном решено использование интеллектуального концентратора, активной функции переключения, введения приоритета и дуплексной проводки и т. Д. Увеличивая скорость передачи данных, тщательно выбирая топологию сети и ограничивая нагрузку на сеть, можно свести к минимуму вероятность конфликта данных.
Есть также ряд международных организаций, работающих над тем, чтобы поставить Ethernet под контроль. Этот стандарт позволит сети видеть «объекты».
Встроенная сетевая система управления движением (NCS) Управление движением (сервопривод) предназначено для контроля и управления положением и скоростью механических движущихся частей в режиме реального времени, чтобы они могли двигаться в соответствии с ожидаемой траекторией и заданными параметрами движения. Система управления движением с открытой структурой представляет собой своего рода модульную, реконфигурируемую, расширяемую аппаратно-программную систему.
На рисунке выше показана архитектура встроенного контроллера движения. Из рисунка видно, что контроллер движения разделен на две основные части: сетевой коммуникационный модуль и модуль управления движением. Сетевой коммуникационный модуль напрямую подключается к Интернету и получает команды управления от консоли в соответствии с заранее заданным протоколом связи, а затем передает команды модулю управления движением. Модуль управления движением напрямую связан с драйвером двигателя. После анализа и оценки команды соответствующий сигнал управления двигателем отправляется на двигатель. Кроме того, результат выполнения команды также возвращается в сетевой коммуникационный модуль, который затем возвращается в консоль по сети.
Основные характеристики встроенного контроллера движения:
1. Расширение оси движения Дочерняя плата используется для расширения оси движения на контроллере. Несколько контроллеров могут быть объединены в сеть с помощью волоконно-оптической сети для управления большим количеством осей. Шаговый вал (импульс плюс направление) и вал сервопривода (аналоговая инструкция плюс обратная связь по положению) могут иметь смешанную конфигурацию.
2. Расширение цифровых входов и выходов
3. Расширение аналогового ввода и вывода
4. Расширение интерфейса обратной связи по положению (A/B/Z, SSI, SIN/COS)
5. Расширение интерфейса полевой шины: CAN, SERCOS, EtherNet, ProfiBus, DeviceNet, ModBUS, HostLink и т. д.
«Полевые устройства со встроенным Ethernet и встроенными Интернет-серверами скоро станут реальностью», — прогнозирует Хорст Кольберт, менеджер по сетевым продуктам Siemens Energy & Automation, предполагая, что промышленный Ethernet вот-вот выйдет на уровень полевого управления.
Ethernet является лучшим решением для управления сетью в будущем, и он станет доминирующей полевой шиной, но технология полевой шины не так легко покинет существующий рынок, и различные полевые шины могут учиться друг у друга для дальнейшего улучшения. Все виды полевых шин имеют определенную техническую направленность и взаимодополняемость областей применения, более авторитетны в определенном аспекте. Сосуществование нескольких полевых шин не способствует инвестициям пользователей и производителей. Большое количество шинных стандартов равняется отсутствию стандартов. Бурное развитие технологии полевых шин.
Система управления сетью требует, чтобы полевая шина, используемая в области управления, представляла собой цифровую сеть межсоединений с высокой производительностью сети, которая обладала бы функциональной совместимостью и открытостью. Цифровая взаимосвязь является основной характеристикой сети. Интероперабельность требует принятия единых стандартов и протоколов. Открытость означает, что технология открыта и широко используется. Теперь можно сделать вывод о сосуществовании нескольких стандартов полевых шин.
Разные компании в своих интересах контролируют разработку стандартов, поэтому fieldbus не получил широкого распространения. В настоящее время технология Ethernet наиболее соответствует характеристикам технологии полевой шины системы сетевого управления, поэтому многие компании внедрили Ethernet в промышленную сеть управления.
Немецкая система автоматизации Jetter AG, израильская ELMO MAESTRO, новаторская идея британской компании TRIO, основанная на распределенной интеллектуальной системе управления 100 Мбит/с Ethernet, заявили, что «сеть — это контроллер».
1. Воспользуйтесь преимуществами расширенного контроллера British TRIO
2. Расширить с помощью израильского контроллера MAESTRO
Его характеристики:
(1) структура похожа на Интернет, передача данных в режиме реального времени не требует программирования, не нужно учитывать иерархию сети;
(2) Для пользователей существует только один набор данных и одна программа, и все данные нужно выразить в сети только один раз. И программы, и данные можно использовать повторно, а сеть играет роль настоящего сервера;
(3) Существует только одна шина Ethernet для прямой связи между датчиком и заводским управлением;
(4) Его можно подключить к Интернету для реализации глобальной сети всего завода;
(5) Ethernet — это не только системная шина, соединяющая различные интеллектуальные модули, но и полевая шина, соединяющая полевое оборудование. Здесь нет разницы между внутренней и внешней коммуникацией. Технология концентратора интегрирована в каждый контроллер, а внутренняя связь отделена от внешней за счет выделения адресного пространства.
Еще в 1998 г. компания Foxboro успешно применила ввод-вывод Ethernet из своей системы автоматизации Micro-I/A на хлорно-щелочном заводе Bayer AG. Ethernet объединяет все полевое оборудование, контроллеры и рабочие станции ПК в высоконадежную и недорогую информационную сеть управления в режиме реального времени.
Промышленная сеть Ethernet может быть Profibus, Devicnet, modbus, controlnet, протоколом canopen для TCP/IP, применением множества различных протоколов в одной сети и возможностью одновременного диалога между ними и одним и тем же хостом, но это не т реально решить проблему универсальных стандартов.
