现场总线比较和简介.doc

班级：通信 0904 姓名：谭勇 学号：0909092022INTERBUS 现场总线技术的特点与应用 班级：通信 0904 姓名：谭勇 学号：0909092022现场总线是应用生产现常在微机化测控设备之间实现双向数字通信系统，是开放式。数字化。多点通信的低层控制网络。一、INTERBUS现场总线技术简介INTERBUS现场总线是由德国Phoenix Contact公司开发。INTERBUS现场总线是一种开放的串行总线，可以构成各种拓扑结构，并允许有16级嵌套连接方式。该总线最多可挂512个现场设备，设备之间的最大距离为400m，无需中继器网络的最大距离为12.8cm。INTERBUS总线包括运程总线和本地总线，远程总线用于远距离传输数据，采用RS85传输，网络本身不供电，通信速率为500Kbps和2Mbps。INTERBUS有自己独特的环路结构，环路使用标准电缆同时传送数据和电源。环路可以连接模拟、数字设备甚至复杂的传感器/执行器，也允许直接接入智能终端仪表。协议包括物理层、数据链路层和应用层。数据链路层采用面向过程数据的传输方式及集总帧协议，可以传输循环过程数据和非循环过程数据；帧信息包括一个启动信号、回送信息、数据安全/结束信息。集总帧具有非常高的传输速率，其速率高达52%。尽管INTERBUS通信速率为500Kbps和2Mbps，通信速率和效率很高。应用层服务用于实现实时数据交换、VFD支持、变量访问、程序调用和12个相关的服务。INTERBUS总线有很强的监视、诊断功能。总线监控功能可以监视整个网络系统的运行状态，同时也提供总线网络的变结构功能，能及时根据设计要求，关断和连接总线的某个子总线段。监控功能是现场安装、调试、诊断和维护的有力工具。具体功能是识别和确定安装错误和部件错误。现场总线模块具有输入/输出的状态显示，在调试时可设置输出状态，也可以保存某些智能设备的参数。为了提高工业网络的安全性，以满足制造业和工业过程自动化故障安全通信的要求，特别是在汽车制造业中具有安全总线的功能被放在首位。INTERBUS俱乐部从1999年开始进行INTERBUS安全总线研究，在2001年得到了德国BIA组织EN954-1KAT.4标准的许可证，它符合IEC61508安全通信标准。INTERBUS的安全总线由一个Safe Control控制模块和现场分散式智能模块组成，控制模块的唯一功能就是控制安全数据。这种方案优于其它方案，因为它将控制系统与安全总线的功能截然分开，控制系统机构清晰、简单，不影响今后的扩展和修改，成本明显降低。二、INTERBUS现场总线技术的特点（1）系统的开放性 现场总线致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。用户根据自己的需求，通过现场总线把来自不同厂商的产品组成大小随意的开放互连系统。（2）互操作性与互用性 互操作性是指实现互联设备间、系统间的信息传送与沟通；而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可实现互相替换。(3)现场设备的智能化与功能自治性 它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。（4）系统结构的高度分散性 现场总线构成一种新的全分散式控制系统的体系结构，从根本上改变了集中于分散结合的DCS体系，简化了系统结构，提高了可靠性。Interbus是一种器件级现场总线，它快速、准确（令牌传送、环形拓扑），最多可以连接512个远程节点，每段距离为400m。他的传输速率在500Kbps到12Mbps之间；而且传输的距离间于100m到400m；它所运用的传输介质就是双绞线。三、INTERBUS现场总线与其它现场总线比较现场总线特点应用Interbus传输速率：500Kbps12Mbps传输距离;100400m传输介质：双绞线广泛应用于车间设备控制或PLC网络控制PROFIBUSPROFIBUSFMSDPPA支持PROFIBUS-DP总线的智能电器设备、PLC等，特别适合与过程顺序控制；也有较多支持PROFIBUS-PA的现场总线仪器设备，因此同样适用于过程参数的控制传输速率9.612kbps31.25kbps传输距离100200m1900m传输介质双绞线或光缆双绞线WorldFIP传输速率：31.252500kbps传输距离：5005000m传输介质：双绞线或光缆可适用于连续或断续过程的自动化控制，但目前支持该仪器的仪表较少FF传输速率：31.25kbps传输距离;1900m传输介质：双绞线或光缆现场总线仪表，执行机构的支持设备多，适合于过程参数的监控ControlNetControlNETDeviceNet支持DeviceNet的智能电气设备较多，特别适合于过程顺序控制传输速率5Mbps125500kbps传输距离100m100500m传输介质同轴电缆或光缆电缆LonWorks传输速率：781250kbps传输距离;1302700m传输介质：双绞线或借助于电力电缆（对神经元接点而言）由于使用智能神经元接点技术和借助于电力电缆传输技术，可广泛应用于电力系统或楼宇控制CC-Link传输速率：156kbps10Mbps传输距离：1001200m传输介质：专用电缆或光缆虽然CC-Link总线还未成为国际标准，但在日本有较多的产品支持，可应用于过程控制CAN传输速率;5kbps传输距离;19km传输介质：电缆已列入ISO11898标准，多应用于汽车内部的电子装置控制、大型仪器设备的数据采集和控制四、INTERBUS现场总线技术应用实例例1、INTERBUS现场总线技术在港口的应用INTERBUS总线以ISO/OSI的七层通讯标准模型为参考，总线物理层采用RS485串行通信标准，采用环型数据链路，传输速率恒定为500K和2M。树型拓扑结构，可连接254个子站，易于分层，易于扩展。每两个子站之间距离可达400米，采用屏蔽双绞线传输时整个系统总长达12.8公里。而且在同一个系统中，三种传输媒介（双绞线电缆，光纤，红外）可以根据需要混合使用。尤其值得一提的是，它强大的诊断功能，是INTERBUS区别于其它总线所独有的。独立的诊断程序提供了详细的故障信息（故障地址、故障类型和故障历史记录）。其中，准确的故障地址为用户快速排除故障提供了可能。 INTERBUS总线在双绞线上的差分电压信号保证了强大的抗干扰性。通过交换专门的状态信息来检查相邻INTERBUS总线设备的连接，作为远程总线检查的结果，可从总线电缆的断裂或接触不良产生一个相应的错误信息。并在数据环中有一个标志性的返回字，总线控制板通过它比较一个扫描周期的时间；同时总线控制板按照该返回字的专门比特序列找出发生在传输路径或总线设备中的错误，周期性地对两个总线设备中的传输路径进行冗余检查。这样似的传输可靠性的得到保障。 北方某港口煤场布置了3条堆场，堆场长度为1105M。由于堆场面积很大，煤炭露天存放，在风天和堆取过程中引起煤尘，造成环境污染。为了抑制煤尘对港口和周边的环境污染，对该堆场进行洒水除尘。该工程由天津一航院采用INTERBUS系统进行设计，并北京某公司进行系统集成，目前已投入生产之中，取得很好的效益。 该项目设计时每条堆场各设置33个洒水喷枪，共计198个喷枪，对堆场进行自动喷洒作业系统采用菲尼克斯的INTERBUS总线，共有153个子站，对喷枪作业和转接机房码头的供水设备的作业进行信号的采集控制。由于本工程的子站数量很多，且分布广、距离远、现场作业环境恶劣。该港口由于地处北方，冬天温度可达零下20度，PLC的防护等级比较低，一般工作温度为零度之40度，很难满足现场恶劣环境的要求。如将PLC放在控制室内采用传统的集中式控制，将耗费大量的控制电缆和电缆桥架，并且极大增加敷设电缆和安装桥架的工程量，同时给调试带来很大的不便，并对日后的维护产生很大的困难。 针对于上述情况，为了适应现场环境、工艺和便于维护的要求，选择一种控制子站数目多，布线简单、维护方便、工作温度范围适应现场环境、系统安全可靠，诊断功能强大的系统。INTERBUS系统除了可以连接菲尼克斯自己的控制器以外，还可以连接ROCKWELL，SIEMENS，SCHNEIDER等公司的PLC，控制子站数目达254个，采用一根总线电缆连接、总传输距离长达12.8KM，工作温度范围为零下25度到零上55度，对距离800M以外的码头供水设备采用光缆进行数据传输，强大的诊断功能给维护带来极大的方便等等优点成为设计师的首选。 设计师将该系统设计成由计算机、PLC、INTERBUS现场总线组成的多级、开放式集散数据采集和监控管理系统。该系统采用一台ROCKWELL的大型CONTROLLOGIXPLC作为主机，CPU为1756-L55M24，配1756-ENBT以太网接口模块用于上位监控操作站的网络连接，另采用2只菲尼克斯公司提供的INTERBUS控制卡SSTIBSCLXRLL来控制现场I/O的数据。 整个系统采用了荣获欧洲工业设计大奖的INLINE模块。该系列模块分为总线偶合器和数字量、模拟量输入输出、电源模块和电源分段模块、特殊功能模块等，工作温度范围为零下25度到零上55度，采用弹簧接线端子和电子模块分开连接，各种模块采用侧面插接，与常规方式连接可节省70%的安装时间。并可按照现场的要求任意匹配各种模块，每个模块上有诊断指示LED，根据闪烁的频率可判断总线故障和外围的设备故障。该类产品防护等级为IP20，工作温度范围为-250C+550C，现场将其放入IP67防护等级的控制箱中。 第一路Interbus总线通过第一块SSTIBSCLXRLL总线控制卡控制堆料线堆场的洒水喷枪控制站和卸车线转接机房加热器及火灾报警控制站(75个)，第二路INTEBUS总线通过另一块SSTIBSCLXRLL总线控制卡控制取料线堆场洒水喷枪控制站和装船线转接机房加热器及火灾报警控制站(78个)，每个控制站配有一个Interbus总线适配器IBSIL24BK-T/U-PAC和一个标准电源模块PS240AC/24DC,各控制站视现场控制点数的多少，配置不同的I/O,控制站最多的配置为16点输入，8点输出；控制站最小的配置为8点输入，系统共设有153个现场控制站，控制点数总共约3000个。 由于洒水泵房控制室与两路输出的现场总线控制站较远，均超过了800M，同时在装船线转接机房至码头控制站等三处slave站的相邻总线距离也超过了400M，因此，上述四处采用多模玻璃光纤作为传输媒介，其它slave站之间的距离都在400M之内，所以均采用双绞线方式传输总线数据。采用Interbus现场总线方案所需敷设的总线电缆约为7km，控制电缆约6km，4芯光缆3km，总计17km，远低于采用PLC系统集中式控制所需的控制电缆。 洒水控制系统通过Interbus现场总线可实现对每个洒水喷枪站的设备进行自动控制，每个洒水喷枪站由一个电动阀和一个电动摆头组成，根据Interbus现场总线传输的指令数据自动控制喷枪的出水和摆动及自动拌热(仅在冬季时使用)。根据洒水工艺的要求，自动控制每组喷枪的同时最大使用个数为10个。每组喷枪可自动顺序切换,每次喷枪喷洒的时间通过监控操作站可调,顺序喷洒,直至堆场198个喷枪全部喷洒一遍，完成一个洒水工作循环。 洒水系统PLC通过交换机与两台上位监控操作站连接，监控操作站选用工业PC,配液晶彩显。上位监控软件配置两套Intouch9.0无限点运行版软件，完成洒水控制系统的操作、监控、洒水状态画面显示及故障状态显示等功能。洒水控制系统作为整个煤码头控制系统的一个子系统经交换机与设于中央控制室的控制系统服务器交换数据，输出堆场洒水系统的运行信息，并接受中控系统发来的堆场堆料机和取料机在堆场的走行位置和煤炭堆垛信息，在自动进行洒水喷枪操作方式中,当可能喷洒到行走机械时，或遇堆场无料堆处,控制系统能自动跳过行走机械或无料堆场。 例2、INTERBUS现场总线技术在光电切纸机中的应用光电切纸机使用西门子公司的SIMATICS5作为上位机，控制变频调速电动机来进行切纸。各设备之间的通讯使用现场总线INTERBUS系统。光电切纸机分为五个部分，放纸架单元、打标单元、横切刀单元、搭接单元，送纸单元，它们分别位于三组控制柜中，分别由三个不同的SIMATICS5PLC控制。其特点是 （1）控制分散：整个设备内部有15台电动机及上百个开关和电磁阀,且电动机均采用了变频传动。 （2）中央监控：各部分的工作状态要求传送到中心控制器+H1柜中的PLCS5中，进行数据的显示和故障信息的显示并可以根据需要进行数据的打印处理。 对于光电切纸控制系统，如果现场信号的连接采用点对点的放线方式，就产生了由于现场设备分散，点对点需要敷设大量控制电缆的问题。另外，从控制的角度还有一个更重要的问题长线控制问题：一部分控制电缆放线的长度过长，会带来控制压降过大和交流电容过高，导致继电器工作不稳定等问题。针对这些问题，虽有多种解决方法，但是都不经济。而现场总线系统的使用正好解决了这几个问题。一根通讯总线贯穿现场将分散在现场的模块子站联成一个树形网络，子站的输入/输出模块安装在控制柜中。 （3）INTERBUS系统在H18柜SIMATICS5系统中的系统硬件结构，SIMATICS5系统项目下方分别建立了四个IBSST24-LK光电转换模块，每个转换模块带有几个I/O模拟和数字的输入输出模块，把现场的数据转换成光信号，进行数据的传输。该系统是光电切纸机的门和搭接控制系统的数据采集部分。由于该部分的传感器、电磁离合器、光电开关、阀门现场位置分散，数量较多，所以把每一组光电转换模块都安装在离现场仪表较近的控制柜中，较好的解决了布线问题，使布线简洁、维修方便，而且较好的解决了由于切纸机系统中使用变频器所带来的频率干扰问题，使系统稳定性大大增强。 五、INTERBUS现场总线系统在应用中有如下的特点：（1）维护简单 应用布线结构清晰、模块功能明确的优点是显而易见的。再加上总线系统本身具有的高诊断功能，使总线系统易于管理、维护和改造升级。 （2）节省投资 a:节省了大量的控制电缆，降