Полевая шина (англ. field bus) — это система шин, которая соединяет датчики и исполнительные механизмы с управляющим компьютером (ПЛК) для обмена информацией. Многие производители разработали свои собственные механизмы связи для своей полевой шины, чтобы все датчики и исполнительные механизмы могли обмениваться информацией без помех. Большинство полевых шин основаны на так называемом методе «ведущий-ведомый».
Преимущества технологии Fieldbus:
- Снижение затрат на установку: меньше кабелей, простые компактные шкафы управления.
- Быстрый поиск неисправности в случае поломки.
- Один кабель для цифровых/бинарных и аналоговых сигналов.
- Защита от помех с помощью аналоговых значений.
- Самодиагностика системы автоматизации — например, в случае ошибок датчиков/исполнительных механизмов.
- Более простое расширение сети, простое добавление датчиков / исполнительных механизмов.
Стандарты протокола Fieldbus
LAPP предлагает целый ряд различных компонентов шины в соответствии с техническими требованиями, которые предъявляются к сети в вашей сфере применения, и используемыми bus-системами.
Ниже мы кратко рассмотрим основные стандарты протокола и рассмотрим простое S/A-кабельное соединение (которое соединяет датчики и исполнительные устройства друг с другом), а также более сложные полевые шины, устанавливающие сеть между децентрализованными периферийными устройствами и контроллерами).
Кабельные системы S/A (датчик/исполнительный механизм)
Если вам необходимо подключить обычные датчики и исполнительные механизмы к сети более высокого уровня, LAPP может предложить вам медные S/A-кабели, а также ряд различных компонентов шины. Все продукты из линейки UNITRONIC®, которые идеально подходят для этой задачи, поставляются с надписью Sensor, что облегчает их идентификацию.
AS-I: медные кабели и компоненты
AS-i (Actuator sensor interface — интерфейс «датчик-привод») является единственной в мире стандартизированной системой полевой шины для нижнего уровня автоматизируемого процесса. Используя только один порт и только один кабель с двумя жилами, эта простая коммуникационная сеть может объединять в сеть до 31 датчика и исполнительных механизмов/модулей AS-i с уровнем управления/контроллером.
В этом контексте кабель AS-i отвечает не только за обмен данными, но и за подачу питания на подчиненные устройства. Циклическая скорость передачи ≤5 мс в сети может быть достигнута при длине кабеля 100 м. В результате этот открытый отраслевой стандарт, который не привязан к конкретному производителю обеспечивает быстрый и эффективный монтаж кабелей в промышленной автоматизации, что в конечном итоге снижает затраты.
Международная ассоциация AS e.V. способствует расширению и стандартизации протокола AS-i. LAPP является членом этой ассоциации и играет активную роль в дальнейшей разработке стандарта данного протокола.
Совместимые с AS-i кабели из линейки UNITRONIC® имеют надпись ASI, которая сразу указывает на то, что они подходят для приложений AS-i.
PROFIBUS®
PROFIBUS® (Process field bus) является стандартом коммуникационной технологии fieldbus и в настоящее время является одной из ведущих в мире полевых шин. Он позволяет циклически обмениваться данными между устройствами на физическом уровне (децентрализованные периферийные устройства, ведомые устройства) и контроллерами более высокого уровня (центры управления). В настоящее время он стал ключевым коммуникационным протоколом, используемым в производственных технологиях, а также в технологических процессах и инженерии. В системе «ведущий-ведомый» (master-slave) может использоваться как витая пара, так и оптоволоконные кабели.
Если требуются более высокие скорости передачи, можно использовать усовершенствованный стандарт PROFINET® со всем возможностями сети Ethernet.
LAPP является членом организации пользователей PROFIBUS Nutzerorganisation e.V. (PNO) и играет активную роль в дальнейшем развитии PROFIBUS®. В основном используются следующие два варианта PROFIBUS®: PROFIBUS® DP и PROFIBUS® PA.
PROFIBUS® DP
Связь по полевой шине в промышленной сети PROFIBUS® DP может осуществляться с использованием системы с одним или несколькими ведущими устройствами. Ведущие устройства запрашивают входную информацию от ведомых устройств через циклические интервалы и возвращают выходную информацию.
Доступны различные версии системы PROFIBUS® DP:
- DP-V0 для циклической коммуникации;
- DP-V1 расширенная версия для ациклических коммуникаций;
- DP-V2 расширенная версия для изохронной функциональности в реальном времени, использования временных меток и связи между ведомыми устройствами.
Скорость передачи данных для PROFIBUS® DP при длине кабеля 100 м. составляет максимум 12,0 Мбит/с.; максимальное количество устройств — 126.
PROFIBUS® PA
PROFIBUS® PA используется для автоматизации производственных процессов. Поскольку мощность сети ограничена, PROFIBUS® PA идеально подходит для использования в потенциально взрывоопасных средах. Скорость передачи данных в 31,25 кбит/с позволяет использовать длинные кабельные трассы и обеспечивает высокую степень устойчивости к электромагнитным помехам.
Названия продуктов, соответствующих PROFIBUS®, из линейки UNITRONIC® (для кабелей) и EPIC® Data (для коннекторов) включают обозначение BUS DP для PROFIBUS® DP и BUS PA для PROFIBUS® PA.
CANopen
Стандарт CANopen взял систему полевой шины CAN (Controller area network), которая была первоначально разработана для автомобильной промышленности, и расширил, включив в нее профиль связи. Это делает CANopen стандартом открытого протокола для использования не только в технологиях автоматизации, но и во многих других отраслях, таких как медицина, железные дороги и т. д., преимущественно в Европе.
В последовательной системе CAN обмен данными происходит в форме сообщений, как на циклической основе, так и на основе событий, а обмен осуществляется через первые два уровня модели OSI. Участники сети с равным статусом независимо передают свои сообщения на шину с безопасной скоростью передачи до 1 Мбит/с по длине кабеля 40 м. Обмен данными осуществляется в режиме реального времени.
В систему CANopen более высокого уровня интегрирован прикладной уровень для обеспечения коммуникационного профиля. С помощью стандартизированных интерфейсов этот профиль может индивидуально обращаться к устройствам и нижележащим уровням сети. В результате профиль коммуникации определяет, какие сообщения используются для обмена данными с каким устройством.
Совместимые с CANopen компоненты из линейки UNITRONIC® имеют надпись BUS CAN (для линий и соединительных кабелей) и CAN (для разъемов), что сразу указывает на то, что они подходят для приложений CANopen.
CC-Link
В Азии CC-Link является ведущим стандартом открытой индустрии с ярко выраженными детерминированными характеристиками, который используется для обмена данными между контроллером и производственным уровнем. Существуют различные вариации этой промышленной сети . В стандартном варианте CC-Link — это система полевой шины, обеспечивающая скорость передачи данных до 10 Мбит/с по общей длине кабеля 100 м, а также связь в реальном времени с 64 устройствами в сети. Если скорость сети ниже, дальность передачи может быть увеличена до 1200 м. Это означает, что CC-Link также подходит для масштабных проектов. Простая структура этого стандарта достаточна для многих технологических задач автоматизации. Эта сетевая технология также все чаще используется в Европе, благодаря простой интеграции совместимых с CC-Link продуктов разных производителей.
CC-Link стандартизирован пользовательской организацией CLPA (CC-Link partner association). LAPP является членом CLPA и играет активную роль в дальнейшем развитии CC-Link.
Медные кабели и компоненты в соответствии со стандартом CC-Link.
