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现场总线技术的发展与工业以太网综述

文章来源:不详 作者:佚名 访问次数:


该文章讲述了现场总线技术的发展与工业以太网综述的电路原理和应用

    现场总线标准化进程

  8种现场总线经过14年的纷争,最后IEC的现场总线标准化组织经投票,通过以下这8种现场总线成为IEC61158现场总线标准,即:FF H1,Control Net,Profibus,INTERBUS,P-Net,World FIP,Swift Net,FF之高速Ethernet即HSE。其中,P-Net和Swift Net是专用总线;Control Net,PROFIBUS,Wold FIP和INTERBUS是PLC发展而来的;而FF和HSE是从传统DCS发展而来的。这8种现场总线采用的通信协议完全不同,因此,要实现这些总线的兼容和互操作是十分困难的。

  由于各生产厂商要尽可能地控制市场份额,保护各自过去的投资利益,经过14年的长期急诊而意见难以统一,于是各自退回原地,开展了一场保卫各自“领地”的战斗。目前,这8种现场总线都在各自修改其应用层协议,支持IEC61784规范,争取通过高层协议以达到相互兼容之目的。如2002年完成工作,将使IEC61158成为一个基本统一的、由多部分组成的标准。

  众所周知,最早的气动单元组合仪表采用0.2~1.0N/cm2统一标准化气动信号,电动单组合仪表采用4~20mA标准化信号互联,任何厂家的产品均可以实现互联,这两代仪表系统都得到健康发展。面现场总线由于来自不同产品和生产厂家,经14年争论也无法达成统一,多标准等于无标准。市场迫切需要统一标准的现场总线控制系统。只有通过制定新标准才能实现,为了加快新一代系统的,人们开始寻求新的出路。

  几种可能的出路是:

  出路一 各种现场总线统一到1~2种。IEC61158的产生本身就说明这种可能性很小。

  出路二 开发所有现场总线通用的接口,成本较高且难度较大。

  出路三 各国不理睬IEC61158,采用自主知识产权的协议。主不符合经济全球化发展趋势。

  出路四 采用已经是通用的国际标准Ethernet、TCP/IP等协议,并使其在工业体育场成熟应用,易于被广大国家用户、集成商、OEM及制造商接受和欢迎。


  Ethernet在工业自动化中应用的若干问题

  Ethernet进军工业自动化的主要动力是:①成本低;②速度的提高,因普通遍应用所形成的硬件资源、软件资源和广泛支持。Ethernet是世界上应用最多的网络,超过93%的网络节点为Ethernet。

  Ethernet用于工业自动化有以下4个问题需要解决。


  1. 实时性问题


  实时性就是信号传输足够快加上确定性。Ethernet采用CSMA/CD碰撞检测方式,网络负荷较大时,网络传输的不确定性不能满足工业控制的实时要求。Ethernet发展的现实是:


   交换式100M Ethernet已广泛应用,能提供足够的带宽和减少冲突。

   全双工网络和具优先权的传送机制得保证确定性。

   典型的工业应用,峰值负载为10M Ethernet的5%,在100M Ethernet网络负载为0.5%,而Ethern

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