SIEMENS上海來栗自動化設(shè)備有限公司
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現(xiàn)場總線可從現(xiàn)場設(shè)備獲取大量豐富信息，能夠更好的滿足工廠自動化及cims系統(tǒng)的信息集成要求?，F(xiàn)場總線是數(shù)字化通訊網(wǎng)絡(luò)，它不單純?nèi)〈?-20ma信號，還可實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)、故障、參數(shù)信息傳送。系統(tǒng)除完成遠程控制，還可完成遠程參數(shù)化工作。 （2）開放式、互操縱性、互換性、可集成性 不同廠家產(chǎn)品只要使用同一總線標準，就具有互操縱性、互換性，因此設(shè)備具有很好的可集成性。系統(tǒng)為開放式，答應(yīng)其它廠商將自己專長的控制技術(shù)，如控制算法、工藝流程、配方等集成到通用系統(tǒng)中往，因此，市場上將有很多面向行業(yè)特點的監(jiān)控系統(tǒng)。 （3）系統(tǒng)可靠性高、可維護性好 基于現(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用總線連接方式替換一對一的i/o連線，對于大規(guī)模i/o系統(tǒng)來說，減少了由接線點造成的不可靠因素。同時，系統(tǒng)具有現(xiàn)場級設(shè)備的在線故障診斷、報警、記錄功能，可完成現(xiàn)場設(shè)備的遠程參數(shù)設(shè)定、修改等參數(shù)化工作，也增強了系統(tǒng)的可維護性。 （4）降低了系統(tǒng)及工程本錢 對大范圍、大規(guī)模i/o的分布式系統(tǒng)來說，省往了大量的電纜、i/o模塊及電纜敷設(shè)工程用度，降低了系統(tǒng)及工程本錢。 1.3  現(xiàn)場總線標準 現(xiàn)場總線技術(shù)得以實現(xiàn)的一個關(guān)鍵題目，是要在自動化行業(yè)中形成一個制造商們共同遵守的現(xiàn)場總線通訊協(xié)議技術(shù)標準，制造商們能按照標準生產(chǎn)品，系統(tǒng)集成商門能按照標準將不同產(chǎn)品組成系統(tǒng)。這就提出了現(xiàn)場總線標準的題目。國際上自動化產(chǎn)品及現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)廠家，意識到現(xiàn)場總線技術(shù)是未來發(fā)展方向，紛紛結(jié)成企業(yè)同盟，推出自己的總線標準及產(chǎn)品，在市場上培養(yǎng)用戶、擴大影響，并積極支持國際標準組織制定現(xiàn)場總線國際標準。能否使自己總線技術(shù)標準在未來國際標準中占有較大比例成份，關(guān)系到該公司相關(guān)產(chǎn)品前途、用戶的信任及企業(yè)的名譽。而歷史經(jīng)驗證實：國際標準都是采用一個或幾個市場上成功的技術(shù)為基礎(chǔ)。因此，各大國際公司在制定現(xiàn)場總線國際標準中的竟爭，體現(xiàn)了各公司在技術(shù)地位上的競爭，而其還是要回結(jié)到市場實力的競爭。 據(jù)說目前國際上現(xiàn)有各種總線及總線標準不下二百多種。具有一定影響和已占有一定市場份額的總線有如下幾種： 1.3.1  profibus現(xiàn)場總線 1996年3月15日批準為歐洲標準，即din 50170  v.2。profibus產(chǎn)品在市場上已被普遍接受，市場份額占歐洲首位，年增長率25%。目前支持profibus標準的產(chǎn)品超過1500多種，分別來自國際上250多個生產(chǎn)廠家。在范圍內(nèi)已安裝運行的profibus設(shè)備已超過200萬臺，到1998年5月，適用于過程自動化的profibus-pa儀表設(shè)備在19個國家的40個用戶廠家投進現(xiàn)場運行。1985年組建了profibus國際支持中心；1989年12月建立了profibus用戶組織（pno）。目前在各地相繼組建了20個地區(qū)性的用戶組織，企業(yè)會員近650家。1997年7月組建了中國現(xiàn)場總線（profibus）專業(yè)委員會，并籌建現(xiàn)場總線profibus產(chǎn)品演示及認證的實驗室。 profibus主要應(yīng)用領(lǐng)域有： 。制造業(yè)自動化：汽車制造（機器人、裝配線、沖壓線等）、造紙、紡織。 。過程控制自動化：石化、制藥、水泥、食品、啤酒。 。電力：發(fā)電、輸配電。 。樓宇：空調(diào)、風機、照明。 。鐵路交通：信號系統(tǒng) 1.3.2 ff現(xiàn)場總線 1994年由isp 基金會和world  fip（北美）兩大團體合并成立ff基金會，其宗旨在于開發(fā)出符合iec和iso標準的、的國際現(xiàn)場總線（fundation  fieldbus）。低速總線（h1）協(xié)議已于1996年發(fā)表。已完成開發(fā)的高速總線（h2）擬于1998年內(nèi)表。1997年5月建立了中國現(xiàn)場總線（ff）專業(yè)委員會，并籌建ff現(xiàn)場總線產(chǎn)品認證中心。目前，ff現(xiàn)場總線的應(yīng)用領(lǐng)域以過程自動化為主。如：化工、電力廠實驗系統(tǒng)、廢水處理、油田等行業(yè)。 1.3.3  lonworks總線 lonworks現(xiàn)場總線全稱為lonworks  networks，即分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，希看推出能夠適合各種現(xiàn)場總線應(yīng)用場合的測控網(wǎng)絡(luò)。目前l(fā)ongworks應(yīng)用范圍廣泛，主要包括產(chǎn)業(yè)控制、樓宇自動化、數(shù)據(jù)采集、scada系統(tǒng)等。國內(nèi)主要應(yīng)用于樓宇自動化方面。 1.3.4  canbus現(xiàn)場總線 canbus現(xiàn)場總線已由iso/tc22技術(shù)委員會批準為國際標準ios 11898（通訊速率小于1mbps）和iso  11519（通訊速率小于125kbps）。canbus主要產(chǎn)品應(yīng)用于汽車制造、公共交通車輛、機器人、液壓系統(tǒng)、分散型i/o。另外在電梯、醫(yī)療器械、工具機床、樓宇自動化等場合均有所應(yīng)用。 1.3.5  worldfip現(xiàn)場總線 90～91年fip現(xiàn)場總線成為法國國家安全標準。96年景為歐洲標準（en 50170  v.3）。下一步目標是靠近iec標準，現(xiàn)在技術(shù)上已做好充分預(yù)備。worldfip國際組織在北京設(shè)有辦事處，即worldfip中國信息中心，負責中國的技術(shù)支持。worldfip現(xiàn)場總線采用單一總線結(jié)構(gòu)來適應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求，不同應(yīng)用領(lǐng)域采用不同的總線速率。過程控制采用31.25kbit/s，制造業(yè)為1m  bit/s，驅(qū)動控制為1-2.5mbit/s。采用總線仲裁器和優(yōu)先級來治理總線上（包括各支線）的各控制站的通訊?？蛇M行1對1、1對多點（組）、1對全體等多重通訊方式。在應(yīng)用系統(tǒng)中，可采用雙總線結(jié)構(gòu)，其中一條總線為備用線，增加了系統(tǒng)運行的安全性。 worldfip現(xiàn)場總線適用范圍廣泛，在過程自動化、制造業(yè)自動化、電力及樓宇自動化方面都有很好的應(yīng)用。 1.3.6  p-net現(xiàn)場總線 p-net現(xiàn)場總線籌建于己于1983年。1984年推出采用多重主站現(xiàn)場總線的批產(chǎn)品。1986年通訊協(xié)議中加進了多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和多重接口功能。1987年推出p-net的多重接口產(chǎn)品。1987年p-net標準成為開放式的完整標準，成為丹麥的國家標準。1996年景為歐洲總線標準的一部分（en  50170  v.1）。1997年組建國際p-net用戶組織，現(xiàn)有企業(yè)會員近百家，總部設(shè)在丹麥的siekeborg，并在德國、英國、葡萄牙和加拿大等地設(shè)有地區(qū)性組織分部。p-net現(xiàn)場總線在歐洲及北美地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，其中包括石油化工、能源、交通、輕工、建材、環(huán)保工程和制造業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域。 1.4  如何面對眾多的現(xiàn)場總線標準 面對國際上各種流派的現(xiàn)場總線及標準，為深進研究國外先進的現(xiàn)場總線技術(shù)，推動我國現(xiàn)場總線技術(shù)和產(chǎn)品的研究開發(fā)，形成符合我國國情的和現(xiàn)實的標準體系，保護我國生產(chǎn)企業(yè)和用戶的效益，我國儀表標準化行業(yè)的主管單位-儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟研究所遵循標準化工作程序，于己于1998年7月22日至多3日在北京中國科技會堂舉辦了“現(xiàn)場總線的標準化與中國自動化技術(shù)發(fā)展”研討會。會議邀請了profibus、ff、worldfip、p-net國際組織專家代表，先容了國際流行現(xiàn)場總線技術(shù)及標準化情況。研討會上中外專家就現(xiàn)場總線國際標準化的發(fā)展展開了熱列討論，并提出以下見解與意見： （1）  期看iec能盡早按預(yù)期目標完成同一標準的制定。 （2） 按目前進度估計，近年內(nèi)iec很難完成預(yù)期目標。 （3）  目前iec提出的建議方案只限于過程自動化，難于滿足其它應(yīng)用領(lǐng)域要求，不可能成為標準，很可能形成多種標準體系共存。 （4）  在同一標準框架下做多種通訊協(xié)議接口，可能是同一標準的一種適宜的解決方案。 對我國發(fā)展現(xiàn)場總線技術(shù)政策，專家和代表們以為，結(jié)合我國國情，一方面應(yīng)積極跟蹤iec國際標準化的發(fā)展，開展我國的技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)。另一方面在同一的iec標準未形成之前，積極開展對其它先進的現(xiàn)場總線技術(shù)研究，特別是對已有成熟應(yīng)用經(jīng)驗、應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋面大的現(xiàn)場總線技術(shù)的跟蹤研究。 1.5  對面臨選擇的用戶談個人看法并提出建議 從用戶角度出發(fā)，如何面對眾多現(xiàn)場總線標準作出選擇，筆者在此發(fā)表個人看法，并提出一點建議以供用戶參考。 （1）標準？  從標準發(fā)展的歷史看，誰的技術(shù)將成為國際標準，或在國際標準中占有較大成份，主要取決于它在實際應(yīng)用中取得多大的成果，取決于該項技術(shù)及產(chǎn)品在國際市場上的占有份額。也就是說，誰能占有市場誰將得天下。另一方面，國際標準化組織根據(jù)科學技術(shù)飛速發(fā)展現(xiàn)狀及廠商用戶對標準制定的要求，對標準的制定及批準手續(xù)作出相應(yīng)的改變，即簡化了標準的制定程序和手續(xù)，并承認存在所謂事實上的標準，即那些在市場中已占有較大份額、具有很大的用戶成功應(yīng)用經(jīng)驗的技術(shù)標準，如我們熟知的tcp/ip通訊協(xié)議標準。 （2）選擇總線？  在目前國際上現(xiàn)場總線群雄并起局面下，用戶應(yīng)從實際應(yīng)用工程特點出發(fā)往選擇。由于沒有一種可包羅萬象、適合所有應(yīng)用領(lǐng)域的現(xiàn)場總線技術(shù)。應(yīng)著重考察這種總線在本行業(yè)中的應(yīng)用業(yè)績。如制造業(yè)自動化、電力自動化及過程控制自動化三個領(lǐng)域，在數(shù)據(jù)實時響應(yīng)要求方面就大不一樣。 （3）選擇產(chǎn)品？  用戶應(yīng)盡量選擇國際著名度大、擁有用戶多、產(chǎn)品應(yīng)用基礎(chǔ)好的公司產(chǎn)品，由于這些公司的現(xiàn)場總線技術(shù)被國際標準采納的可能性大。即使沒有被國際標準采納，至公司為考慮信譽，會提出原有技術(shù)與國際標準的接口，而不會置公司信譽于不顧，丟掉老客戶不管。 （4）積極跟蹤、勇于進取！假如由于國際iec還沒有同一現(xiàn)場總線標準，就不敢使用這項先進技術(shù)是大可不必的。這將會使企業(yè)喪失一次盡早進步企業(yè)自動化水平的機會，或喪失一次進步本企業(yè)產(chǎn)品水平的機會，從而導(dǎo)致企業(yè)在未來同行競爭中處于劣勢。國際iec要同一現(xiàn)場總線標準不是一朝一夕的事，坐等時機流逝為下策，只有積極跟蹤、勇敢進取方為企業(yè)發(fā)展上策。 第二章：現(xiàn)場總線profibus技術(shù)要點 本章從profibus協(xié)議標準角度，概要說明了profibus技術(shù)要點。使讀者可快速了解profibus技術(shù)概貌。 2.1  profibus概貌 （1）  profibus是一種國際化、開放式、不依靠于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準。廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程產(chǎn)業(yè)自動化和樓宇、交通、電力等其他領(lǐng)域自動化。 （2）  profibus由三個兼容部分組成，即profibus-dp（decentralized periphery）、profibus-pa（process  automation）、profibus-fms（fieldbus message specification）。 （3）  profibus-dp：是一種高速低本錢通訊，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式i/o的通訊。使用profibus-dp可取代辦24vdc或4-20ma信號傳輸。 （4）  profibus-pa：專為過程自動化設(shè)計，可使傳感器和執(zhí)行機構(gòu)聯(lián)在一根總線上，并有本征安全規(guī)范。 （5）  profibus-fms：用于車間級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，是一個令牌結(jié)構(gòu)、實時多主網(wǎng)絡(luò)。 （7）  profibus是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通訊與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)?？蓪崿F(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡(luò)，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。 2.2  prfibus基本特性 優(yōu)勢產(chǎn)品： 定貨號 注釋  電源模板    6es7307-1ba00-0aa0 電源模塊(2a)  6es7307-1ea00-0aa0  電源模塊(5a)  6es7307-1ka01-0aa0 電源模塊(10a)  cpu    6es7312-1ae13-0ab0  cpu312，32k內(nèi)存  6es7312-5be03-0ab0 cpu312c，32k內(nèi)存 10di/6do  6es7313-5bf03-0ab0 cpu313c，64k內(nèi)存 24di/16do / 4ai/2ao  6es7313-6bf03-0ab0  cpu313c-2ptp，64k內(nèi)存 16di/16do  6es7313-6cf03-0ab0 cpu313c-2dp，64k內(nèi)存 16di/16do  6es7314-1ag13-0ab0 cpu314，96k內(nèi)存  6es7314-6bg03-0ab0 cpu314c-2ptp 96k內(nèi)存  24di/16do / 4ai/2ao  6es7314-6cg03-0ab0 cpu314c-2dp 96k內(nèi)存 24di/16do / 4ai/2ao  6es7315-2ag10-0ab0 cpu315-2dp， 128k內(nèi)存  6es7315-2eh13-0ab0 cpu315-2 pn/dp，  256k內(nèi)存  6es7317-2aj10-0ab0 cpu317-2dp，512k內(nèi)存  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