現場總線控制器選型經常困擾工程師,圍繞TSN 和現場總線的應用,多種接口協議和數據傳輸速率,應用工程師歸納出8各選型要點。現場總線一般應用大規模聯網,常用的硬件接口為POWERBUS,RS485,CAN等,常用的軟件為MODBUS或者自擬的簡單應答輪訓式。聯網成本低。工業以太網一般用TCP/IP協議,常見的硬件接口為網口,聯網成本高。
我愛方案網聯合芯特力推出免費樣片申請,主要圍繞以下系列展開:CAN總線接口芯片系列,CAN FD總線接口芯片系列,LIN 總線接口芯片系列,RS485總線接口芯片系列, RS422總線接口芯片系列,RS232 總線接口芯片系列。在通訊接口芯片這一細分領域,芯力特以聚焦的態度、專業的技術、齊全的系列,獲得市場的極大關注與客戶的共同認可,已成為工業與車載通訊接口芯片領域的知名模擬IC廠商。本期文章重點介紹現場總線的技術特點及應用,并提供免費樣片申請。
現場總線的技術特點
現場總線系統打破了傳統控制系統采用的按控制回路,現場儀表一對一地分別進行連線的結構形式,把集散控制系統(DCS)中處干控制室的控制模塊、各輸入輸出模塊放入現場智能儀表,加上現場智能儀表具有通信能力,因而控制系統的基本功能不依賴控制室中的計算機或控制儀表,直接在現場完成,實現了徹底的分散控制。現場總線控制系統既是一個開放的通信網絡,又是一種全分布的控制系統,它把作為網絡節點的智能儀表連接成自動化網絡系統,實現基礎控制、補償計算、參數修改、報警、顯示、監控、優化的綜合功能,是一項以智能傳感器、控制、計算機、數字通信、網絡為主要內容的綜合技術。現場總線系統具有以下特點:
(1)一對n結構 一對傳輸線,N臺儀表,雙向傳輸多個信號,這使得接線簡單,工程周期短,安裝費用低。若增加現場控制設備或現場儀表,只需并行掛接到電纜上,無須架設新的電纜。
(2)可靠性高 數字信號傳輸抗干擾能力強,精度高,無需采用抗干擾和提高精度的措施。
(3)可控狀態 操作員在控制室既可了解現場控制設備或現場儀表的工作狀況,也能對其參數進行調整,還可預測或尋找故障,使現場控制設備或控制儀表始終處干操作員的遠程監控和可控狀態,提高了系統的可靠性、可控性和可維護性。
(4)互換性 用戶可自由選擇不同制造商提供的現場控制設備或現場儀表,并將不同品牌的儀表通過總線互連,即使某臺儀表出現故障,換一其他品牌的同類儀表也可昭常工作,實現“即接即用”。
(5)互操作性 用戶可把不同制造商的各種品牌的儀表集成在一起,進行統一組態,構成所需的控制回路,不至因集成不同品牌的產品而在硬件或軟件上增加額外投資。
(6)綜合功能 現場儀表既有檢測、變換和補償功能,又有控制和運算功能,一表多用,節省成本。
(7)分散控制 控制站功能分散在現場儀表中,通過現場儀表就可以構成控制回路,實現了徹底的分散控制,提高了系統的分散性、自治性和靈活性。
(8)統一組態 由于現場控制設備或現場儀表都引入了功能塊的概念,所有廠商都使用相同的功能塊,并統一組態方法,使得組態非常簡單,用戶不必因現場控制設備或儀表的種類不同而帶來組態方法不同,進行不同組態方法及編程語言的學習。
(9)開放式系統 現場總線為開放式互連網絡,所有技術和標準都是公開的,所有制造商都必須遵循,用戶可以自由集成不同制造商的通信網絡,既可與同層網絡互連,又可與不同層網絡互連。此外,用戶可極其方便地共享數據庫。
TSN和現場總線
TSN 和現場總線并非只能二選一。它們是兼容的,經常一起使用,都采用與時間同步有關的概念。然而,PROFINET、EtherNet/IP 和 EtherCAT 等現場總線以不同的方式實現同步。PROFINET 使用精確時間控制協議 (PTCP)。EtherCAT 使用分布式時鐘,采用專用和相關的寄存器進行同步。
PROFINET 和 EtherNet/IP 包括 IEEE 以太網學習橋作為基礎交換技術。因此,這些協議現在可以調整 TAS 和幀搶占的擴展,以使用標準的 TSN 硬件。EtherNet/IP 使用 UDP 數據包進行數據交換,與 TSN 交換層兼容。對于由可編程實時單元工業通信子系統 (PRU-ICSS) TSN 解決方案支持的數據,PROFINET 支持直接第二層緩沖模型。
TSN 設計支持至少與 EtherCAT 和 PROFINET 及其他工業以太網協議一樣短的周期時間。當升級到千兆位以太網時,TSN 預計會超過其他協議的性能。EtherCAT 中對確定性流量的支持僅限于特殊類型的數據包。EtherCAT 和 TSN 相結合可以提高靈活性。例如,圍繞同步,TSN 增加了多主控能力。這三種協議以不同的方式提供冗余。TSN 使用平行冗余協議 (PRP) 和 IEC 62439-3 中定義的高可用性無縫冗余 (HSR) 協議等技術實現零損耗冗余。
TSN 不包括應用層,也不在應用層面上挑戰現場總線。例如,在機器層面仍使用 EtherCAT 的情況下,用交換機將機器互連,可以創建一個具有 TSN 功能的工業以太網網絡。TSN-EtherCAT 集成網絡不是將技術混合,而是定義了無縫集成:使用兩種技術并實現每種技術的最佳性能。
我愛方案網協同芯特力提供免費樣片申請,加入原廠方案網生態圈,方案商得到原廠資源,終端客戶得到原廠與方案一體化服務。
請填寫需求信息表
獲取免費樣片申請
技術服務劉工:180 2698 0964