工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線方案

背景

在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，自動(dòng)化程度隨著數(shù)據(jù)連接方式的革新而越來(lái)越高。最近幾年，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)由于安全生產(chǎn)的要求，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的信息量要求提出更高的要求，而傳統(tǒng)的通過(guò)IO卡件采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)方式，已經(jīng)越來(lái)越不能滿足對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的要求。以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字化、信息化和智能化要求的現(xiàn)場(chǎng)儀表、設(shè)備在最近幾年不斷推出，以此推動(dòng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展。

在當(dāng)前發(fā)展的現(xiàn)場(chǎng)總線中，包括Hart、Profibus、FF、Can、Lonwork、基于標(biāo)準(zhǔn)RS485的Modbus以及現(xiàn)場(chǎng)在推廣的工業(yè)WiFi等，這些現(xiàn)場(chǎng)總線在各個(gè)行業(yè)發(fā)展。在這些現(xiàn)場(chǎng)總線中，以Hart、Profibus、和基于標(biāo)準(zhǔn)RS485的Modbus由于其應(yīng)用廣泛而得到各行業(yè)的推廣應(yīng)用。而FF主要在電廠DCS系統(tǒng)中得到部分應(yīng)用，Can由于其短距離的特性，只有在汽車工業(yè)中相對(duì)使用較多，Lonwork網(wǎng)絡(luò)相對(duì)在配電自動(dòng)化中有部分應(yīng)用，最近幾年發(fā)展起來(lái)的工業(yè)WiFi方式，目前并未成形標(biāo)準(zhǔn)，主要是無(wú)法解決安全和穩(wěn)定性的問(wèn)題，所以在國(guó)內(nèi)外主要工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，并不采用。

上海藍(lán)昱科技公司依托豐富的工業(yè)自動(dòng)化經(jīng)驗(yàn)，專業(yè)研發(fā)用于現(xiàn)場(chǎng)總線方案的創(chuàng)新產(chǎn)品，以高可靠性、穩(wěn)定性、安全性和高實(shí)時(shí)性為特點(diǎn)的XGW系列網(wǎng)關(guān)，其完備的冗余性能和專有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的環(huán)網(wǎng)技術(shù)，成為通用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)關(guān)設(shè)備中領(lǐng)先的產(chǎn)品。

現(xiàn)在以通用的HART、Profibus和基于標(biāo)準(zhǔn)RS485的Modbus總線，介紹XGW系列網(wǎng)關(guān)在現(xiàn)場(chǎng)總線中的應(yīng)用方案。

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HART總線方案

HART協(xié)議的應(yīng)用主要為智能壓力表、質(zhì)量流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等現(xiàn)場(chǎng)兩線制儀表，在4~20mA的兩線上，附加1200~2200Hz的載波信號(hào)，完成現(xiàn)場(chǎng)儀表的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)智能化和解決兼容問(wèn)題。

XGW系列HART網(wǎng)關(guān)，提供4或8路HART及16位0.1精度的模擬量采樣，能夠提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)環(huán)網(wǎng)HART通信。XGW系列HART網(wǎng)關(guān)內(nèi)置20KA的防浪涌、1.5KV隔離，電源采用寬電壓輸入隔離冗余模塊，充分保證了網(wǎng)關(guān)的優(yōu)秀電氣性能。網(wǎng)關(guān)內(nèi)置采用雙CPU和雙網(wǎng)絡(luò)，則保證了網(wǎng)關(guān)本身和與PLC、DCS等上級(jí)系統(tǒng)連接的冗余可靠性。

XGW系列Hart網(wǎng)關(guān)，除能夠進(jìn)行過(guò)程控制與數(shù)據(jù)采集所需要的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)采集功能外，同時(shí)具備通信器的功能，能夠?yàn)锳MS、DTM、PACTware等設(shè)備管理系統(tǒng)提供與現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備的通信通道。依據(jù)專有的智能通信調(diào)度技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了通信器與過(guò)程控制協(xié)議轉(zhuǎn)換功能的同步。

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Profibus總線方案

Profibus總線是以SIEMENS為代表的德國(guó)工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，由于其高速性和可配置性而得到廣泛應(yīng)用，包括調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)、電動(dòng)閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)等在內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，都有支持Profibus總線協(xié)議的產(chǎn)品。

Profibus總線存在兩種物理標(biāo)準(zhǔn)，即DP和PA方式，兩者間可通過(guò)硬件轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電氣轉(zhuǎn)換。其通信速率做高可達(dá)到12M。

Profibus主站與從站通信通過(guò)設(shè)備文件進(jìn)行，每一種設(shè)備均有一個(gè)特定的設(shè)備文件，該文件定義了該設(shè)備的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和類型，主站通過(guò)導(dǎo)入該設(shè)備文件后進(jìn)行配置，即可完成主站與從站的通信配置。

XGW系列Profibus主站網(wǎng)關(guān)，提供2路Profibus總線接口，可以獨(dú)立配置或配置成環(huán)網(wǎng)使用。同樣配置的防浪涌、電氣隔離，電源、CPU及網(wǎng)絡(luò)冗余，滿足高可靠性的冗余要求。

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RS485的Modbus總線方案

RS485的Modbus總線目前在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較為廣泛，其簡(jiǎn)單、易用、組網(wǎng)方便等特點(diǎn)，也無(wú)技術(shù)壁壘，被廣泛的設(shè)備制造商、開(kāi)發(fā)商所采用。幾乎所有的設(shè)備、儀表等都支持基于RS485的Modbus總線。

XGW系列Modbus網(wǎng)關(guān),提供4路或8路RS485/RS232接口，所有接口均支持Modbus Master/Slave，Modbus RTU/Ascii。在配置成RS485時(shí)，能夠提供環(huán)網(wǎng)總線或雙總線的冗余模式。

與其他XGW系列網(wǎng)關(guān)一樣，內(nèi)置20KA的防浪涌、1.5KV隔離，電源采用寬電壓輸入隔離冗余模塊，充分保證了網(wǎng)關(guān)的優(yōu)秀電氣性能。網(wǎng)關(guān)內(nèi)置采用雙CPU和雙網(wǎng)絡(luò)，則保證了網(wǎng)關(guān)本身和與PLC、DCS等上級(jí)系統(tǒng)連接的冗余可靠性。

采用XGW系列網(wǎng)關(guān)，通過(guò)環(huán)網(wǎng)或雙總線方式連接基于RS485的Modbus總線設(shè)備、儀表，能夠?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)總線提供高可靠的冗余解決方案，為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線提供快速簡(jiǎn)便的高端應(yīng)用。

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