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西門子6ES7214-2AD23-0XB8性能參數(shù)
西門子6ES7214-2AD23-0XB8性能參數(shù)
1.2.4 基于現(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)主要優(yōu)點
（1）增強了現(xiàn)場級信息集成能力
現(xiàn)場總線可從現(xiàn)場設(shè)備獲取大量豐富信息，能夠更好的滿足工廠自動化及cims系統(tǒng)的信息集成要求?，F(xiàn)場總線是數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)，它不單純?nèi)〈?-20ma信號，還可實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)、故障、參數(shù)信息傳送。系統(tǒng)除完成遠程控制，還可完成遠程參數(shù)化工作。
（2）開放式、互操作性、互換性、可集成性
不同廠家產(chǎn)品只要使用同一總線標(biāo)準(zhǔn)，就具有互操作性、互換性，因此設(shè)備具有很好的可集成性。系統(tǒng)為開放式，允許其它廠商將自己專長的控制技術(shù)，如控制算法、工藝流程、配方等集成到通用系統(tǒng)中去，因此，市場上將有許多面向行業(yè)特點的監(jiān)控系統(tǒng)。
（3）系統(tǒng)可靠性高、可維護性好
基于現(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用總線連接方式替代一對一的i/o連線，對于大規(guī)模i/o系統(tǒng)來說，減少了由接線點造成的不可靠因素。同時，系統(tǒng)具有現(xiàn)場級設(shè)備的在線故障診斷、報警、記錄功能，可完成現(xiàn)場設(shè)備的遠程參數(shù)設(shè)定、修改等參數(shù)化工作，也增強了系統(tǒng)的可維護性。
（4）降低了系統(tǒng)及工程成本
對大范圍、大規(guī)模i/o的分布式系統(tǒng)來說，省去了大量的電纜、i/o模塊及電纜敷設(shè)工程費用，降低了系統(tǒng)及工程成本。
1.3 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)
現(xiàn)場總線技術(shù)得以實現(xiàn)的一個關(guān)鍵問題，是要在自動化行業(yè)中形成一個制造商們共同遵守的現(xiàn)場總線通信協(xié)議技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，制造商們能按照標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)品，系統(tǒng)集成商門能按照標(biāo)準(zhǔn)將不同產(chǎn)品組成系統(tǒng)。這就提出了現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的問題。國際上著名自動化產(chǎn)品及現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)廠家，意識到現(xiàn)場總線技術(shù)是未來發(fā)展方向，紛紛結(jié)成企業(yè)聯(lián)盟，推出自己的總線標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品，在市場上培養(yǎng)用戶、擴大影響，并積極支持國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)。能否使自己總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在未來國際標(biāo)準(zhǔn)中占有較大比例成份，關(guān)系到該公司相關(guān)產(chǎn)品前途、用戶的信任及企業(yè)的名譽。而歷史經(jīng)驗證明：國際標(biāo)準(zhǔn)都是采用一個或幾個市場上最成功的技術(shù)為基礎(chǔ)。因此，各大國際公司在制定現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)中的竟?fàn)?，體現(xiàn)了各公司在技術(shù)地位上的競爭，而其最終還是要歸結(jié)到市場實力的競爭。
據(jù)說目前國際上現(xiàn)有各種總線及總線標(biāo)準(zhǔn)不下二百多種。具有一定影響和已占有一定的總線有如下幾種：
1.3.1 profibus現(xiàn)場總線
1996年3月15日批準(zhǔn)為歐洲標(biāo)準(zhǔn)，即din 50170 v.2。profibus產(chǎn)品在世界市場上已被普遍接受，占歐洲，年增長率25%。目前支持profibus標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品超過1500多種，分別來自國際上250多個生產(chǎn)廠家。在世界范圍內(nèi)已安裝運行的profibus設(shè)備已超過200萬臺，到1998年5月，適用于過程自動化的profibus-pa儀表設(shè)備在19個國家的40個用戶廠家投入現(xiàn)場運行。1985年組建了profibus國際支持中心；1989年12月建立了profibus用戶組織（pno）。目前在世界各地相繼組建了20個地區(qū)性的用戶組織，企業(yè)會員近650家。1997年7月組建了中國現(xiàn)場總線（profibus）專業(yè)委員會，并籌建現(xiàn)場總線profibus產(chǎn)品演示及認證的實驗室。
profibus主要應(yīng)用領(lǐng)域有：
。制造業(yè)自動化：汽車制造（機器人、裝配線、沖壓線等）、造紙、紡織。
。過程控制自動化：石化、制藥、水泥、食品、啤酒。
。：發(fā)電、輸配電。
。樓宇：空調(diào)、風(fēng)機、照明。
。鐵路交通：信號系統(tǒng)
1.3.2 ff現(xiàn)場總線
1994年由isp 基金會和world fip(北美)兩大集團合并成立ff基金會，其宗旨在于開發(fā)出符合iec和iso標(biāo)準(zhǔn)的、的國際現(xiàn)場總線（fundation fieldbus）。低速總線（h1）協(xié)議已于1996年發(fā)表。已完成開發(fā)的高速總線（h2）擬于1998年內(nèi)表。1997年5月建立了中國現(xiàn)場總線（ff）專業(yè)委員會，并籌建ff現(xiàn)場總線產(chǎn)品認證中心。目前，ff現(xiàn)場總線的應(yīng)用領(lǐng)域以過程自動化為主。如：化工、電力廠實驗系統(tǒng)、廢水處理、油田等行業(yè)。
1.3.3 lonworks總線
lonworks現(xiàn)場總線全稱為lonworks networks,即分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，希望推出能夠適合各種現(xiàn)場總線應(yīng)用場合的測控網(wǎng)絡(luò)。目前l(fā)ongworks應(yīng)用范圍廣泛，主要包括工業(yè)控制、樓宇自動化、數(shù)據(jù)采集、scada系統(tǒng)等。國內(nèi)主要應(yīng)用于樓宇自動化方面。
1.3.4 canbus現(xiàn)場總線
canbus現(xiàn)場總線已由iso/tc22技術(shù)委員會批準(zhǔn)為國際標(biāo)準(zhǔn)ios 11898（通訊速率小于1mbps）和iso 11519（通訊速率小于125kbps）。canbus主要產(chǎn)品應(yīng)用于汽車制造、公共交通車輛、機器人、液壓系統(tǒng)、分散型i/o。另外在、醫(yī)療器械、工具機床、樓宇自動化等場合均有所應(yīng)用。
1.3.5 worldfip現(xiàn)場總線
90~91年fip現(xiàn)場總線成為法國國家安全標(biāo)準(zhǔn)。96年成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)（en 50170 v.3）。下一步目標(biāo)是靠近iec標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在技術(shù)上已做好充分準(zhǔn)備。worldfip國際組織在北京設(shè)有辦事處，即worldfip中國信息中心，負責(zé)中國的技術(shù)支持。worldfip現(xiàn)場總線采用單一總線結(jié)構(gòu)來適應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求，不同應(yīng)用領(lǐng)域采用不同的總線速率。過程控制采用31.25kbit/s,制造業(yè)為1m bit/s,驅(qū)動控制為1-2.5mbit/s。采用總線仲裁器和優(yōu)先級來管理總線上（包括各支線）的各控制站的通信?？蛇M行1對1、1對多點（組）、1對全體等多重通信方式。在應(yīng)用系統(tǒng)中，可采用雙總線結(jié)構(gòu)，其中一條總線為備用線，增加了系統(tǒng)運行的安全性。
worldfip現(xiàn)場總線適用范圍廣泛，在過程自動化、制造業(yè)自動化、電力及樓宇自動化方面都有很好的應(yīng)用。
1.3.6 p-net現(xiàn)場總線
p-net現(xiàn)場總線籌建于己于1983年。1984年推出采用多重主站現(xiàn)場總線的第一批產(chǎn)品。1986年通信協(xié)議中加入了多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和多重接口功能。1987年推出p-net的多重接口產(chǎn)品。1987年p-net標(biāo)準(zhǔn)成為開放式的完整標(biāo)準(zhǔn)，成為丹麥的國家標(biāo)準(zhǔn)。1996年成為歐洲總線標(biāo)準(zhǔn)的一部分（en 50170 v.1）。1997年組建國際p-net用戶組織，現(xiàn)有企業(yè)會員近百家，總部設(shè)在丹麥的siekeborg，并在德國、英國、葡萄牙和加拿大等地設(shè)有地區(qū)性組織分部。p-net現(xiàn)場總線在歐洲及北美地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，其中包括石油化工、能源、交通、輕工、建材、環(huán)保工程和制造業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域。
1.4 如何面對眾多的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)
面對國際上各種流派的現(xiàn)場總線及標(biāo)準(zhǔn)，為深入研究的現(xiàn)場總線技術(shù)，推動我國現(xiàn)場總線技術(shù)和產(chǎn)品的研究開發(fā)，形成符合我國國情的和現(xiàn)實的標(biāo)準(zhǔn)體系，保護我國生產(chǎn)企業(yè)和用戶的投資效益，我國儀表標(biāo)準(zhǔn)化行業(yè)的主管單位-綜合技術(shù)經(jīng)濟研究所遵循標(biāo)準(zhǔn)化工作程序，于己于1998年7月22日至多3日在北京中國科技會堂舉辦了“現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)化與中國自動化技術(shù)發(fā)展"研討會。會議邀請了profibus、ff、worldfip、p-net國際組織專家代表，介紹了國際流行現(xiàn)場總線技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化情況。研討會上中外專家就現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展展開了熱列討論，并提出以下見解與意見：
(1) 期望iec能盡早按預(yù)期目標(biāo)完成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制定。
(2) 按目前進度估計，近年內(nèi)iec很難完成預(yù)期目標(biāo)。
(3) 目前iec提出的建議方案只限于過程自動化，難于滿足其它應(yīng)用領(lǐng)域要求，不可能成為標(biāo)準(zhǔn)，很可能形成多種標(biāo)準(zhǔn)體系共存。
(4) 在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)框架下做多種通信協(xié)議接口，可能是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的一種適宜的解決方案。
對我國發(fā)展現(xiàn)場總線技術(shù)政策，專家和代表們認為，結(jié)合我國國情，一方面應(yīng)積極跟蹤iec國際標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展，開展我國的技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)。另一方面在統(tǒng)一的iec標(biāo)準(zhǔn)未形成之前，積極開展對其它*的現(xiàn)場總線技術(shù)研究，特別是對已有成熟應(yīng)用經(jīng)驗、應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋面大的現(xiàn)場總線技術(shù)的跟蹤研究。
1.5 對面臨選擇的用戶談個人看法并提出建議
從用戶角度出發(fā)，如何面對眾多現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)作出選擇，筆者在此發(fā)表個人看法，并提出一點建議以供用戶參考。
（1）標(biāo)準(zhǔn)？ 從標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的歷史看，誰的技術(shù)將成為國際標(biāo)準(zhǔn)，或在國際標(biāo)準(zhǔn)中占有較大成份，主要取決于它在實際應(yīng)用中取得多大的成果，取決于該項技術(shù)及產(chǎn)品在國際市場上的占有份額。也就是說，誰能占有市場誰將得天下。另一方面，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織根據(jù)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展現(xiàn)狀及廠商用戶對標(biāo)準(zhǔn)制定的要求，對標(biāo)準(zhǔn)的制定及批準(zhǔn)手續(xù)作出相應(yīng)的改變，即簡化了標(biāo)準(zhǔn)的制定程序和手續(xù)，并承認存在所謂事實上的標(biāo)準(zhǔn)，即那些在市場中已占有較大份額、具有很大的用戶成功應(yīng)用經(jīng)驗的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如我們熟知的tcp/ip通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
（2）選擇總線？ 在目前國際上現(xiàn)場總線群雄并起局面下，用戶應(yīng)從實際應(yīng)用工程特點出發(fā)去選擇。因為沒有一種可包羅萬象、適合所有應(yīng)用領(lǐng)域的現(xiàn)場總線技術(shù)。應(yīng)著重考察這種總線在本行業(yè)中的應(yīng)用業(yè)績。如制造業(yè)自動化、電力自動化及過程控制自動化三個領(lǐng)域，在數(shù)據(jù)實時響應(yīng)要求方面就大不一樣。
（3）選擇產(chǎn)品？ 用戶應(yīng)盡量選擇國際度大、擁有用戶多、產(chǎn)品應(yīng)用基礎(chǔ)好的公司產(chǎn)品，因為這些公司的現(xiàn)場總線技術(shù)被國際標(biāo)準(zhǔn)采納的可能性大。即使沒有被國際標(biāo)準(zhǔn)采納，大公司為考慮信譽，會提出原有技術(shù)與國際標(biāo)準(zhǔn)的接口，而不會置公司信譽于不顧，丟掉老客戶不管。
（4）積極跟蹤、勇于進??！如果因為國際iec還沒有統(tǒng)一現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，就不敢使用這項*技術(shù)是大可不必的。這將會使企業(yè)喪失一次盡早提高企業(yè)自動化水平的機會，或喪失一次提高本企業(yè)產(chǎn)品水平的機會，從而導(dǎo)致企業(yè)在未來同行競爭中處于劣勢。國際iec要統(tǒng)一現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)不是一朝一夕的事，坐等時機流逝為下策，只有積極跟蹤、勇敢進取方為企業(yè)發(fā)展上策。
第二章：現(xiàn)場總線profibus技術(shù)要點
本章從profibus協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)角度，概要說明了profibus技術(shù)要點。使讀者可快速了解profibus技術(shù)概貌。
2.1 profibus概貌
(1) profibus是一種國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通、電力等其他領(lǐng)域自動化。
(2) profibus由三個兼容部分組成，即profibus-dp（decentralized periphery）、profibus-pa(process automation)、profibus-fms(fieldbus message specification)。
(3) profibus-dp：是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式i/o的通信。使用profibus-dp可取24vdc或4-20ma信號傳輸。
(4) profibus-pa：專為過程自動化設(shè)計，可使傳感器和執(zhí)行機構(gòu)聯(lián)在一根總線上，并有本征安全規(guī)范。
(5) profibus-fms：用于車間級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，是一個令牌結(jié)構(gòu)、實時多主網(wǎng)絡(luò)。
(7) profibus是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)?？蓪崿F(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。
2.2 prfibus基本特性
2.2.1 profibus協(xié)議結(jié)構(gòu)
profibus協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)iso7498國際準(zhǔn)，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（open system interconnection—sio）作為參考模型的。該模型共有七層，如下圖2-1所示：
圖2-1：profibus協(xié)議結(jié)構(gòu)
(1) profibus-dp：定義了第一、二層和用戶接口。第三到七層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細說明了各種不同profibus-dp設(shè)備的設(shè)備行為。
(2) profibus-fms：定義了第一、二、七層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場總線信息規(guī)范（fieldbus message specification-fms）和低層接口（lower layer interface—lli）。fms包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務(wù)。lli協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴設(shè)備的第二層訪問接口。
(3) profibus-pa：pa的數(shù)據(jù)傳輸采用擴展的profibus-dp協(xié)議。另外，pa還描述了現(xiàn)場設(shè)備行為的pa行規(guī)。根據(jù)iec1158-2標(biāo)準(zhǔn)，pa的傳輸技術(shù)可確保其本征安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場設(shè)備供電。使用連接器可在dp上擴展pa網(wǎng)絡(luò)。
2.2.2 profibus傳輸技術(shù)
profibus提供了三種數(shù)據(jù)傳輸類型：
· 用于dp和fms的rs485傳輸。
· 用于pa的iec1158-2傳輸。
· 光纖
2.2.2.1用于dp/fms的rs485傳輸技術(shù)
由于dp與fms系統(tǒng)使用了同樣的傳輸技術(shù)和統(tǒng)一的總線訪問協(xié)議，因而，這兩套系統(tǒng)可在同一根電纜上同時操作。
rs-485傳輸是profibus的一種傳輸技術(shù)。這種技術(shù)通常稱之為h2。采用的電纜是屏蔽雙絞銅線。
rs-485傳輸技術(shù)基本特征：
· 網(wǎng)絡(luò)拓撲：線性總線，兩端有有源的總線終端電阻。
· 傳輸速率：9.6k bit/s~12m bit/s
· 介質(zhì)：屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環(huán)境條件（emc）。
· 站點數(shù)：每分段32個站（不帶中繼），可多到127個站（帶中繼）。
· 插頭連接：最好使用9針d型插頭。
2.2.2.2 rs-485傳輸設(shè)備安裝要點
(1) 全部設(shè)備均與總線連接。
(2) 每個分段上最多可接32個站（主站或從站）。
(3) 每段的頭和尾各有一個總線終端電阻，確保操作運行不發(fā)生誤差。兩個總線終端電阻必須永遠有。見圖2-2所示。
(4) 當(dāng)分段站超過32個時，必須使用中繼器用以連接各總線段。串聯(lián)的中繼器一般不超過3個。見圖2-3所示：
圖2-2：profibud-dp和profibus-fms的電纜接線和總線終端電阻
圖2-2: 每個分段上最多可接32個站（主站或從站）
(5) 電纜最大長度取決于傳輸速率。如使用a型電纜，則傳輸速率與長度如下表2-1