interbus现场总线技术总结.docx

1、interbus现场总线技术总结interbus现场总线-技术总结篇一：菲尼克斯现场总线和inTERBUS现场总线1引言在近100多年的历史中，机械制造工业从未有过如此激烈的竞争和变动。全世界都在寻找符合未来发展的先进的自动化制造技术的概念。信息技术、计算机技术和控制网络技术的发展给制造工业的发展提供了巨大的机遇。要在制造工业市场上占有领先的地位，这个企业必须具有提高生产率、降低制造成本的能力。这种能力的提高的关键是如何将新型的自动控制系统应用在生产制造业中。众所周知，计算机技术、通讯技术、iT技术的发展不断地渗透到工业控制领域，引起了工业自动化控制的不断变革，其主要特征就是现场总线技术、Pc

2、-based技术以及工业以太网技术。这些技术的出现使得工业自动化技术的水平达到了一个新的高峰，面向21世纪的现代工业控制系统正在逐渐形成。十多年来，Phoenixcontact公司坚持不断创新，不断变革，在工业自动化控制领域提出自己独特的解决方案，特别针对如何提高生产率这一制造工业关键的问题。一种具有开放性通讯平台的模块化自动控制系统aUTomaTionwoRX（aX）已在生产实际中得到广泛的应用，其先进性、经济性和可靠性得到了实践的证明。事实表明将这种技术用于汽车制造业上可减少25%的厂房面积、70%系统部件的库存量和90%的安装调试时间，使生产率和经济效益得到了最大的提高。2生产率的提高取

3、决于生产过程的信息化以及制造系统的集成能力在当今科学技术迅猛发展的时代，生产率的提高是增强竞争能力的关键。机器和工业设备经济使用的必要性越来越得到人们的重视。这不仅仅是指机械生产厂，同时也是对产品制造厂的要求。充分的利用生产的潜力，尽可能地缩短定单到发货的时间，这需要工业制造厂家的高度的灵活性和产品生产厂生产新的产品的机动性。这就是说，机器和工业设备的制造必须在一定的程度上与技术流程的信息流相结合，即通讯技术必须与生产制造技术紧密的结合起来。为了满足生产设备的高度适应性以及产品快速地改朝换代，制造厂家在制造设备时必须考虑设计、制造、安装和现场调试时所使用的自动控制方案的一致性，即它的集成化程度

4、。在一个开放性的通讯平台上，高度的集成化必须包含生产过程的信息交换，工业网络系统的组态、参数化以及企业网络和internet的联接。这两者之间的关系如图1所示。（1信息流2生产率3集成程度）生产过程的信息化以及制造系统的集成能力提高了生产率。而实现生产过程的信息化和制造系统的集成能力的工业自动化控制系统由以下的因素决定：开放型的系统；模块化的结构；快速和方便的安装技术；高度的标准化；成本核算的整体性。这5大要点构成了提高生产率的基础。3aX的特点和构成3.1特点为了满足以上要求，必须实现一个功能强、灵活可靠、模块化的自动化技术的解决方案。这个解决方案的关键是具有一个通讯网络，通过这个网络实现从

5、现场设备、传送器、执行器、智能仪器仪表、控制器、制造设备，一直到生产管理部门之间的信息传输，同时所有的自动化模块可以方便地连接在这个开放式的信息平台上。aX系统恰恰为这个目的而开发，完全满足了这样的要求。模块式自动控制系统aX将现代通讯技术和计算机技术有机地与工业控制技术结合起来，是实现了开放型、模块化和具有国际标准的全控制系统。它包含了具有iEc61158国际标准的现场总线技术inTERBUS，基于Pc技术的PLc控制器，其编程语言采用iEc61131-3国际标准，PLc控制器之间的通讯采用iEc61158-5的通讯协议。控制系统与工业以太网联成一体，通过开放的oPc技术实现了控制系统与企业

6、管理之间的数据传输接口。它提供了一个开放式的通讯平台，可满足自动控制系统所需要的所有通讯要求。同时模块式自动控制系统aX具有强大的集成能力，生产制造系统通过inTERBUS、其它的总线系统和以太网进行数据交换，各种不同生产厂生产的模块也可以通过开放的接口，智能式的软件工具集成成一个aX系统。其特点如下：(1)开放型的自动化控制软件解决方法基于microsoft的软件开发操作系统。采用开放性的acTiVEX，dcomandoPc的软件技术。(2)开放型的通用的工业网络技术开发工业以太网模块以及具有强大诊断功能的软件包。(3)灵活性高，适应性强的人机界面（iPc，Hmi）。(4)基于Pc或嵌入式控

7、制器解决方法，实现分散式控制网络。编程语言采用iEc61131国际标准。(5)连接方便、安装简单的iP20和iP67的现场模块。具有开放型的现场总线接口（inTERBUS，PRoFiBUS，dEVicEnET，canoPEn，ETHERnET）。3.2构成aX实现了两维（垂直和横向）的数据通讯，提供了具有国际标准的高效率开放式模块化自动控制解决方案。aX由图2所示的可联网的模块组成。(1)安装在控制柜中的iP20现场总线模块iP20inLinE控制柜模块代表了自动控制技术发展的方向，它具有体积小、快速安装、扩展性强的特点。inLinE模块化的输入输出系统采用快速的连接方法，同时将嵌入控制技术引

8、入了现场模块中，提供了智能式现场控制模块。inLinE模块可通过各种现场总线终端模块与各种现场总线相连接。(2)安装在工业设备现场的iP67现场总线模块Fieldline是按照iP65/67安装要求开发的现场总线输入输出模块。它被直接安装在极其恶劣工况环境下，如焊接机器人。这种模块可与现场变送器/执行器直接连接。模块上具有集成的诊断Lcd显示功能，能够直接对故障进行现场诊断，大大减少了停机时间，提高了机器的使用时间。(3)基于Pc和嵌入式PLc控制器模块Phoenixcontact公司提供了不同功能等级的基于Pc或嵌入式PLc控制器系列。它满足了现场实践的要求，直接地使用在现场层、控制层或（和

9、）管理层。Pc-woRX基于iEc61131国际标准的自动控制软件提供了全方位的工业自动控制系统的解决方案。它包含了下列软件功能：iEc61131编程语言；现场总线组态软件；诊断软件工具；工业以太网网络管理软件；Scada的接口；项目设计。(4)工业以太网模块FactoryLine用于工业环境的以太网模块，包括了inLinE的以太网网关，用于构成工业控制柜以太网网络的集线器和交换器以及相应的电缆、光导和连接器。Phoenix公司为FactoryLine专门开发的以太网管理软件使以太网网络的安装调试更为方便和简单。同时以太网诊断软件netzwerkmanagement大大提高了篇二：inTERB

10、US_现场总线技术及其发展inTERBUS现场总线技术及其发展1引言20XX年5月，inTERBUS现场总线正式成为我国行业标准JB/Tio308.8测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型8:inTERBUS规范。inTER-BUS是世界上开发最早的现场总线，早在1984年就由德国Phoenixcontact公司研发，并得到interbusclub国际组织支持。由于该总线的快速发展和广泛使用，inTERBUS已先后成为din19258德国标准、En50254欧洲标准和iEc61158现场总线国际标准。inTERBUS在全球有1000多家总线设备生产商，提供多达2500种产品。到目前为

11、止，inTERBUS现场总线在世界各地的节点安装突破750万，在各种现场总线中名列第二。2inTERBUS系统结构与规范inTERBUS是数字的串行通信系统，用于控制系统(如可编程序控制器)与工业传感器和执行器类现场设备之间的通信。inTERBUS总线使用中央主从访问方式和树状拓扑结构，用于所连接的主站系统应用与从站应用程序之间数据的交换，其系统结构图示于图1。inTERBUS协议给用户提供了两个数据传输通道:过程数据通道和参数通道。组合两种通道形成混合的网络通信结构。从主站开始的网段是第一网段(一组从站)，同时该网段可通过总线耦合器扩展更多网段。从站和总线耦合器不带地址，它们的地址是由其在环

12、中的位置决定。图1inTERBUS系统结构对于inTERBUS系统来说，整个系统是由互相连接的总线段构成。inTERBUS总线可分为三种不同的总线段，即远程总线段、本地总线段和interbus环路段。每个远程总线段开始于一个远程总线终端模块，一个远程总线的最大长度为400m(铜缆)，整个inTERBUS系统的总长可达12.8公里。如果远程总线需要供电，则称为安装远程总线，即传输数据，也传输电源;每个远程总线终端模块都引出一个由本地总线模块组成的本地总线段，本地总线主要用在控制柜内，并给变送器和执行器提供附加电源;interbus环路段是可以直接应用于iP65现场的本地总线段，它采用两芯无屏蔽导

13、线，总线供电。一个环路可带63个模块，总长为200m。根据用户的不同要求，利用以上不同的interbus总线段可以构成能够满足各种实际需要的现场总线网络结构。inTERBUS系统规范见表1。从表1中可以看出inTER-BUS数据的安全性得到充分保护。表1典型inTERBUS系统规范3inTERBUS协议inTERBUS通信协议完全遵照iSo/oSi开放系统互连模型，并符合iEc61158现场总线三层参考模型。inTERBUS参考模型包括物理层、数据链路层和应用层，其中，为了提高传输效率，数据链路层(dLL)、由媒体访问控制(mac)、基本链路层(BLL)和外围设备数据链路(PdL)等三个子层构

14、成，该数据链路层产生了等时(isochrones)、集总帧(Summationframe)传输协议，具体见图2所示:inTERBUS总线系统是一个数据环结构。主站开始第一个网段，从站被连接到网段。数据从主站传送到所有从站，从站从前面的设备接收数据并把数据传送给下一个设备，从站将集总帧送给它的输入数据取出，在该处插入其将要传出的数据，旁路通过其它数据。对总线上每个从站来说，根据它在帧中的数据宽度确定一个固定的时间片。数据包顺序按照连接从站的物理顺序。周期数据(过程数据和非周期数据(参数数据)同时传输。从站的参数数据在集总帧中使用固定长度为2、4和个八位位组，较长的报文(PdU)由数据链路层分割，

15、这就是inTERBUS总线专有的PcP(Peri-pheralscommunicationProtocol)外围设备通信协议，PcP最后再把所有的信息片段组合起来，形成一个完整的信息。从图2的帧格式可以看出，一个传输周期由主站启动并以一定的数据序列开始，这包括跟在输出数据后的LBw回送字。集总帧输出后所有输出数据都正确地送入相应的设备中。过程数据后继的32位长的帧校验序列FcS用于校验传输的数据，它由一个16位cRc多项式来实现。图2集总帧传输协议由于采用集总帧传输数据，inTERBUS现场总线的通信效率大大高于其它现场总线。表2列出各种现场总线传输效率的对比情况，这种对比是以32个设备的系统

16、为例，其中包括20个8位输入设备和12个8位输出设备。从表2中可以看出，inTERBUS现场总线的通信效率高过52%，Ethernet网络的通信效率仅为0.78%。正因为如此，目前正在迅速发展的工业以太网技术，较多的采用inTERBUS等时传输协议。表2各种现场总线传输效率的比较inTERBUS应用层(aL)提供的服务负责完成数据的周期发送(过程数据通道)和数据非周期发送(参数通道)。过程数据通道允许非常有效和高速地传输与过程相关数据，例如一个主站和从站之间设定值和实测值。通常，过程数据通道发送的数据结构简单，但处于高度动态和更新这中，通过过程数据通过，应用程序直接访问dLL。对数据的周期发送，inTERBUS使用推广式发布者/预定者模式高效地传送数据，相应的应用关系协议机制(aRPm)为“网络调度意向缓冲(BnU)”方式。过程数据通道并