1 ¿Cuál es el protocolo del autobús?
Fieldbus (FieldBus) es el desarrollo internacional de finales de los años ochenta y principios de la década de 1990 de la formación de la tecnología de bus de campo para la automatización de procesos, la automatización de fabricación, la automatización de edificios y otras áreas del campo de la red de comunicación de interconexión de equipos inteligentes. Sirve como base de la red de comunicación digital de fábrica, comunicándose entre los sitios de procesos de producción y los dispositivos de control y su conexión con mayores niveles de control y gestión. No es solo una red de base, sino también un nuevo sistema de control completamente distribuido. Esta sensación inteligente, control, computadora, comunicaciones digitales y otras tecnologías como el contenido principal de la tecnología integrada, ha recibido atención mundial, se ha convertido en un punto caliente para el desarrollo de la tecnología de automatización y conducirá a un cambio profundo en la estructura del sistema de automatización y el equipo. El entorno de trabajo de los equipos de bus de campo se encuentra en la parte inferior del equipo de proceso, como la red básica de comunicación del nivel de equipo de fábrica, se requiere tener las características del protocolo simple, la fuerte tolerancia a fallas, la buena seguridad y el bajo costo: tiene un cierto grado de certeza de tiempo y altos requisitos en tiempo real, y también tiene las características de la carga de red estable, la mayor parte de la transmisión de marco corto y el intercambio de información frecuente. Debido a las características anteriores, el sistema de bus de campo desde la estructura de la red hasta la tecnología de comunicación tiene diferentes características de red de comunicación de datos de alta velocidad de nivel superior.
En la actualidad, hay más de 40 tipos de autobuses de campo en el Arena Internacional, pero no hay un bus de campo que pueda cubrir todas las superficies de aplicación, de acuerdo con el tamaño de sus datos de transmisión se puede dividir en 3 categorías: Sensor Bus (Sensorbus), que pertenece a la transmisión de bits; bus de dispositivos (dispositivo), perteneciente a la transmisión de bytes; bus de campo, perteneciente a la transmisión del flujo de datos.
La tecnología del bus de campo para realizar un problema clave es formar un fabricante en la industria de la automatización para cumplir con los estándares técnicos de los protocolos de comunicación de bus de campo, los fabricantes pueden nacer de acuerdo con los productos estándar, los integradores de sistemas pueden estar de acuerdo con los estándares de diferentes productos para formar un sistema. Esto plantea el problema de los estándares de FieldBus.
Los productos de automatización y los fabricantes de equipos de campo de renombre internacional, conscientes de la tecnología de bus de campo es la dirección futura del desarrollo, han formado una alianza de empresas, la introducción de sus propios estándares y productos de autobuses en el mercado para cultivar a los usuarios, expandir el impacto y apoyar activamente a la Organización Internacional de Normas para desarrollar los estándares internacionales de FieldBus. Ya sea que puedan hacer sus propios estándares de tecnología de autobuses en los futuros estándares internacionales tienen una gran proporción de componentes, la relación entre los productos relacionados de la compañía, el futuro de la confianza del usuario y la reputación corporativa. Y la experiencia histórica ha demostrado que los estándares internacionales se basan en una o varias tecnologías exitosas en el mercado. Por lo tanto, las principales empresas internacionales en el desarrollo de los estándares internacionales de Fieldbus en la competencia, lo que refleja la posición principal de la compañía en la competencia tecnológica, pero finalmente se reduce a la fuerza del mercado de la competencia. Tapa de campo Considere el punto de partida:
Red de comunicación de campo, dispositivo de campo Inter, interoperabilidad, bloque de funciones descentralizadas, fuente de alimentación de línea de comunicación, red de interconexión abierta
2 características del bus de campo
1, capacidades mejoradas de integración de información a nivel de campo
El bus de campo puede obtener una gran cantidad de información rica del equipo de campo, para cumplir mejor los requisitos de la automatización de fábrica e integración de información del sistema CIMS. FieldBus es una red de comunicación digital, no solo reemplaza la señal 4-20 MA, sino también para lograr el estado de equipo, fallas, transferencia de información de parámetros. Además de completar el control remoto, el sistema también puede completar el trabajo de parametrización remota. El sistema también puede realizar un trabajo de parametrización remota además del control remoto.
2, abierto, interoperabilidad, intercambiabilidad, integrabilidad.
Mientras los productos de diferentes fabricantes usen el mismo estándar de bus, son interoperables e intercambiables, por lo que el equipo tiene una buena integrabilidad. El sistema está abierto, lo que permite a otros fabricantes a su propia experiencia en tecnología de control, como algoritmos de control, procesos, formulaciones, etc. integrados en un sistema común, por lo tanto, el mercado tendrá muchas características orientadas a la industria del sistema de monitoreo.
3, el sistema es altamente confiable y mantenible
El sistema de monitoreo de automatización basado en FieldBus utiliza una conexión de bus en lugar del cableado de E/S uno a uno, para sistemas de E/S a gran escala, reduciendo la falta de fiabilidad causada por los puntos de cableado. Al mismo tiempo, el sistema tiene el diagnóstico de fallas en línea, la función de alarma y registro de los equipos a nivel de campo, y puede completar la configuración remota de parámetros y la modificación de los equipos de campo y otros trabajos de parametrización, lo que también mejora la mantenibilidad del sistema.
4, Sistema reducido y costos de ingeniería
Para un sistema distribuido de E/S a gran escala y a gran escala, eliminando una gran cantidad de cables, módulos de E/S y costos de ingeniería de colocación de cables, reduciendo el sistema y los costos de ingeniería.
3 Estructura de red general de bus de campo
El protocolo de bus de campo se basa en el módulo de referencia ISO (OSI-RM) para la conectividad del sistema abierto. Sin embargo, solo se usan capas 1, 2 y 7, y las capas 3 a 6 no se usan debido a consideraciones en tiempo real. Mientras tanto, la capa de usuario recién definida se coloca sobre la capa de aplicación.
Las capas se definen de la siguiente manera
Capa 1:La capa física define el medio de comunicación del bus de campo, es decir, alternativa al estándar 4-20 MA.
Capa 2:La capa de enlace de datos se utiliza para monitorear la comunicación que se lleva a cabo entre los dispositivos y para detectar errores de comunicación.
Capa 3:La capa de aplicación estandariza el formato de datos de comunicación para formar información que pueda interpretar todos los dispositivos en red para el control de procesos y proporcionar una interfaz a la capa de usuario.
Capa 4:La capa de usuario está asociada con un área de planta separada y proporciona el entorno para nuevas aplicaciones. Tiene una interfaz a las funciones de control de nivel superior.
4 Profinet
La comunicación entre la red Profinet y los dispositivos externos se realiza mediante Profinet
Profinet IO define las funciones de comunicación de los dispositivos externos conectados al campo y se basa en el concepto en tiempo real de Cascade. Profinet IO define el intercambio de datos completo, la parametrización y las funciones de diagnóstico entre los controladores (dispositivos con "función maestra") y otros dispositivos (dispositivos con "función de esclavos") Profinet IO está diseñado para proporcionar una transferencia de datos rápida entre los dispositivos contonizados con Ethernet y admite el modelo de proveedor-contador. Los dispositivos que admiten el protocolo de comunicación Profibus pueden conectarse perfectamente a la red Profinet sin la necesidad de un IO-Proxy. Los desarrolladores de dispositivos pueden utilizar controladores Ethernet disponibles comercialmente para desarrollar dispositivos Profinet-IO.
Profinet IO es adecuado para sistemas con tiempos de ciclo de red de varias EM.
Los sistemas Profinet IO incluyen los siguientes tipos de dispositivos:
Controladores IO, que controlan el trabajo de tareas de la automatización.
Los dispositivos IO, generalmente los dispositivos de campo, son controlados y monitoreados por el controlador IO. Un dispositivo IO puede consistir en varios módulos o submódulos.
Un monitor IO es una pieza de software de PC que puede establecer parámetros y diagnosticar el estado de los módulos individuales.
Profinet IO establece una relación de aplicación (AR) entre el controlador IO y el dispositivo IO, que define las relaciones de comunicación (CR) con diferentes características como la transferencia de parámetros, el intercambio de datos cíclicos y el manejo de advertencia.
El fabricante del dispositivo describe las características de un dispositivo IO en el archivo GSD (Descripción de la estación general) en GSDML (lenguaje de marcado GSD), que proporciona al software de monitoreo de PC la información básica necesaria para planificar las configuraciones de Profinet.
5 Cclink
CClink tiene tres autobuses diferentes: CCLINK, CCLINK IE, CC-Link IE Field Basic, solo admitimos CC-Link IE Field Basic. CClink es similar a 485 Twisted Pair, es decir, Gigabit Ethernet, no puede ir a TCP normal, es decir, Basic es el Ethernet estándar.
CC-Link (sistema de enlace de control y comunicación, control y enlace de comunicación), es el recientemente lanzado bus de campo abierto de Mitsubishi Electric, su capacidad de datos, velocidad de comunicación múltiple seleccionable, y es una red basada en la capa de dispositivo, pero también puede cubrir el nivel más alto de la capa de control y el nivel más bajo de la capa de detección. En general, la red de capa completa de CC-Link puede estar compuesta por 1 maestro y 64 esclavos. PLC actúa el maestro en la red, y los esclavos pueden ser módulos de E/S remotos, módulos de funciones especiales, estaciones locales con CPU y PLC, interfaces de máquina humana, convertidores de frecuencia y todo tipo de instrumentos de medición, válvulas y otros dispositivos de instrumentación de campo.
La estación de esclavos puede ser un módulo de E/S remoto, módulo de función especial, estación local con CPU y PLC, HMI, inversor y varios instrumentos de medición, válvulas y otros dispositivos de instrumentación de campo. CC-Link tiene una velocidad de transferencia de datos de alta velocidad de hasta 10 MB/s. El protocolo de comunicación subyacente de CC-Link es una velocidad de transferencia de datos de alta velocidad. El protocolo de comunicación subyacente de CC-Link sigue a Rs 485, y en general, CC-Link adopta principalmente el método de transmisión de transmisión para la comunicación, CC-Link también admite la comunicación instantánea entre la estación maestra, la estación local y la estación de dispositivos inteligentes.
En julio de 2005, CC-Link fue aprobado por el Comité Nacional de Normas de China como el documento técnico guía de los estándares nacionales de China.
La red CC-Link tiene la función RAS (confiabilidad, disponibilidad, servicio de servicio) perfecta. La red CC-Link tiene la función RAS (confiabilidad, disponibilidad, servicio de servicio) perfecta, es decir, retorno automático, esclavo de corte, detección de errores por relé/registro.
6 Ethernetip
Ethernet/IP es un protocolo de capa de aplicación industrial para aplicaciones de automatización industrial. Está construido sobre el protocolo TCP/IP estándar y utiliza hardware y software Ethernet fijos para definir un protocolo de capa de aplicación para configurar, acceder y controlar los dispositivos de automatización industrial.
Ethernet/IP divide los nodos Ethernet en tipos de dispositivos predefinidos de manera especial. El protocolo de capa de aplicación Ethernet/IP se basa en la capa de protocolo de control e información (CIP) y proporciona un sistema integrado perfectamente desde el piso industrial hasta la red empresarial. Ethernet/IP utiliza todos los protocolos Ethernet tradicionales y está construido sobre la tecnología Ethernet estándar, esto significa que Ethernet/IP funciona de manera transparente con todos los dispositivos Ethernet estándar actuales. Más importante aún, el hecho de que Ethernet/IP se basa en una plataforma de tecnología Ethernet estándar asegura que el primero evolucione a medida que se desarrolle el segundo. La comunidad pro-esternet/IP está trabajando para producir un estándar integral y robusto, y múltiples distribuidores realizan un trabajo en Ethernet/IP, incluidas especificaciones personalizadas y pruebas integrales en laboratorios de prueba acreditados.
7 Ethercat
EtherCat (Ethernet Control Automation Technology) es un sistema de bus de campo basado en Ethernet, cuyo nombre CAT es un acrónimo de la tecnología de automatización de control. EtherCat es un Ethernet industrial determinista, desarrollado por primera vez por Beckhoff en Alemania.
EtherCAT admite todas las topologías de conexión del dispositivo, como lineal, árbol, anillo y estrella, y los medios físicos pueden ser cables Ethernet estándar 100BASE-TX o cables de fibra óptica. Con los cables 100Base-TX, la distancia entre las estaciones puede ser de hasta 100 m. Se pueden conectar hasta 65,535 dispositivos a toda la red. Toda la red puede conectar hasta 65,535 dispositivos. Se forma una estructura de anillo de esclavo maestro utilizando la tecnología de comunicación Full-Duplex de Ethernet rápida.