Fieldbus je ako sieťová technológia riadenia v teréne považovaná za rozšírenie verejnej dátovej siete v oblasti riadenia pohybu. Jeho vzostup poskytuje novú príležitosť pre rozvoj samotnej technológie automatického riadenia. Fieldbus môže používať rôzne médiá (rôzne káblové a bezdrôtové režimy) na prenos digitálnych signálov. V dvoch vodičoch môže byť pripojený k desiatkam automatických ovládacích zariadení, môže ušetriť veľa káblov, štrbinový rám, spojovacie diely. Znížte pracovné zaťaženie návrhu systému, inštalácie a údržby. Fieldbus tvorí ucelený riadiaci systém, ktorý je v teréne skutočne rozptýlený, zlepšuje spoľahlivosť riadiaceho systému a obohacuje informačný obsah riadiaceho zariadenia. Vytvára podmienky pre vstup riadiacich informácií do verejnej dátovej siete, komunikuje spojenie medzi poľným riadiacim zariadením a nadradenou riadiacou sieťou riadenia, uľahčuje integráciu riadiacej siete a dátovej siete, uľahčuje diaľkový prenos signálov a diaľkové automatické ovládanie.
1. Fieldbus je rámec riadiaceho systému
Riadiaci systém Fieldbus je nová generácia decentralizovaného riadiaceho systému založeného na technológii fieldbus, ktorý má plochú sieťovú štruktúru, otvorenosť, interoperabilitu, úplné rozptýlenie konvenčných riadiacich funkcií a jednotnú metódu konfigurácie stratégie riadenia.
2. Typické použitie systému riadenia pohybu fieldbus:
PC plus nezávislý digitálny ovládač pohybu plus aktuátor=otvorený systém riadenia pohybu
Dotyková obrazovka plus nezávislý digitálny ovládač plus aktuátor=otvorený systém ovládania pohybu
Tieto dve štruktúry sú vývojovým smerom servo riadiaceho systému a technológie riadenia pohybu. Dokáže naplno využiť zdroje PC a dotykovej obrazovky, dokončiť vývoj používateľských aplikácií softvérom tretích strán a vygenerované programové inštrukcie posielať do pohybového ovládača, ktorý priebežne prekladá aktualizovaný polohový príkaz (krivku pohybu) a pošle ho vodičovi cez komunikačnú hlavnú linku a vodič motora prenesie riadiacu elektrinu do motora, aby sa dokončilo polohovanie požadované príkazom. Vo viacosovom systéme môže jeden ovládač ovládať viacero motorov alebo ovládačov. Servomotor je hlavným výkonným komponentom, dokončite špecifickú akciu. Zbernica spája rozptýlené meracie a riadiace zariadenia s komunikačnou schopnosťou a zariadenia na riadenie pohonu ako sieťové uzly, aby vytvorili riadiacu sieť, ktorá môže navzájom komunikovať a spoločne vykonávať úlohy automatického riadenia.
Systém priemyselnej automatizácie Ethernet sa vyvíja smerom k sieti a inteligentnému riadeniu v reálnom čase, takže komunikácia sa stala kľúčovou a požiadavka používateľov na jednotný komunikačný protokol a sieť je čoraz naliehavejšia. Na druhej strane rýchly rozvoj intranetu/internetu a iných informačných technológií vyžaduje, aby podniky realizovali komplexnú bezproblémovú integráciu informácií od úrovne riadenia v teréne až po úroveň riadenia a poskytli otvorenú infraštruktúru. Pokiaľ ide o neistotu a výkon Ethernetu v reálnom čase je slabý, v podstate bolo vyriešené použitie inteligentného rozbočovača, funkcia aktívneho prepínania, prioritné zavedenie a duplexné vedenie atď. Zvýšením rýchlosti prenosu dát, starostlivým výberom topológie siete a obmedzením zaťaženia siete je možné minimalizovať pravdepodobnosť kolízie dát.
Existuje aj množstvo medzinárodných organizácií, ktoré sa snažia dostať Ethernet pod kontrolu. Tento štandard umožní sieti vidieť „objekty“.
Zabudovaný sieťový systém riadenia pohybu (NCS) Riadenie pohybu (servo) má riadiť a riadiť polohu a rýchlosť mechanických pohyblivých častí v reálnom čase tak, aby sa mohli pohybovať podľa očakávanej trajektórie a špecifikovaných parametrov pohybu. Systém riadenia pohybu s otvorenou štruktúrou je druh modulárneho, rekonfigurovateľného, rozšíriteľného hardvérového a softvérového systému.
Vyššie uvedený obrázok zobrazuje architektúru vstavaného ovládača pohybu. Z obrázku je zrejmé, že ovládač pohybu je rozdelený na dve hlavné časti: modul sieťovej komunikácie a modul riadenia pohybu. Sieťový komunikačný modul sa priamo pripája k internetu a získava riadiace príkazy z konzoly podľa vopred určeného komunikačného protokolu a potom dáva príkazy modulu riadenia pohybu. Modul riadenia pohybu je priamo spojený s pohonom motora. Po analýze a posúdení príkazu sa do motora odošle príslušný riadiaci signál motora. Okrem toho sa výsledok vykonania príkazu vráti aj do sieťového komunikačného modulu, ktorý sa potom vráti do konzoly cez sieť.
Hlavné vlastnosti vstavaného ovládača pohybu:
1. Rozšírenie pohybovej osi Daughter Board sa používa na rozšírenie pohybovej osi na ovládači. Viaceré ovládače je možné prepojiť pomocou siete optických vlákien na ovládanie viacerých osí. Krokový hriadeľ (pulz plus smer) a servo hriadeľ (analógová inštrukcia plus spätná väzba polohy) môžu byť zmiešané.
2. Rozšírenie digitálneho vstupu a výstupu
3. Rozšírenie analógového vstupu a výstupu
4. Rozšírenie rozhrania spätnej väzby polohy (A/B/Z, SSI, SIN/COS)
5. Rozšírenie rozhrania Fieldbus: CAN, SERCOS, EtherNet, ProfiBus, DeviceNet, ModBUS, HostLink atď.
„Zariadenia v teréne so vstavaným Ethernetom a vstavanými internetovými servermi sa čoskoro stanú realitou,“ predpovedá Horst Kohlbert, manažér sieťových produktov spoločnosti Siemens Energy & Automation, čo naznačuje, že priemyselný Ethernet sa čoskoro dostane na úroveň riadenia v teréne.
Ethernet je najlepším riešením na riadenie siete v budúcnosti a stane sa dominantnou fieldbus, ale technológia fieldbus len tak ľahko neopustí existujúci trh a rôzne fieldbusy sa môžu jeden od druhého učiť, aby sa ďalej zlepšovali. Všetky druhy priemyselných zberníc majú určité technické zameranie a komplementaritu aplikačnej oblasti, ktorá je v určitom aspekte smerodajnejšia. Koexistencia viacerých priemyselných zberníc neprispieva k investíciám používateľov a výrobcov. Veľké množstvo štandardov pre autobusy sa nerovná žiadnym štandardom. Prekvitajúci a prosperujúci vývoj technológie fieldbus.
Sieťový riadiaci systém vyžaduje, aby prevádzková zbernica použitá v riadiacom poli bola digitálna prepojovacia sieť s vysokým výkonom siete, ktorá má interoperabilitu a otvorenosť. Digitálne prepojenie je základnou charakteristikou siete. Interoperabilita si vyžaduje prijatie jednotných noriem a protokolov. Otvorenosť znamená, že technológia je otvorená a široko používaná. To, že koexistuje viacero štandardov prevádzkovej zbernice, je jasné.
Rôzne spoločnosti pre svoje vlastné záujmy kontrolujú vývoj noriem, takže fieldbus nie je široko používaný. V súčasnosti je technológia Ethernet najviac v súlade s charakteristikami technológie sieťového riadiaceho systému fieldbus, takže mnoho spoločností zaviedlo Ethernet do priemyselnej riadiacej siete.
Automatizačný systém nemeckého Jetter AG, izraelský ELMO MAESTRO, inovatívny nápad britskej spoločnosti TRIO, je založený na 100Mb/s Ethernetovom distribuovanom inteligentnom riadiacom systéme, deklaroval, že "sieť je kontrolór" pohľad.
1. Využite rozšírenie britského ovládača TRIO
2. Rozšírte pomocou izraelského ovládača MAESTRO
Jeho vlastnosti sú:
(1) Štruktúra podobná internetu, prenos dát v reálnom čase nevyžaduje programovanie, nie je potrebné brať do úvahy hierarchiu siete;
(2) Pre používateľov existuje iba jeden súbor údajov a jeden program a všetky údaje je potrebné v sieti vyjadriť iba raz. Programy aj dáta môžu byť opätovne použité a sieť hrá úlohu skutočného servera;
(3) Existuje len jedna ethernetová zbernica na priamu komunikáciu zo snímača s továrenským manažmentom;
(4) Môže byť pripojený k internetu, aby sa realizovalo globálne prepojenie celej továrne;
(5) Ethernet nie je len systémová zbernica pripájajúca sa k rôznym inteligentným modulom, ale aj poľná zbernica pripájajúca sa k poľným zariadeniam. Tu nie je rozdiel medzi internou a externou komunikáciou. Hubová technológia je integrovaná v každom radiči a interná komunikácia je oddelená od externej komunikácie pridelením adresného priestoru.
V roku 1998 Foxboro úspešne použilo Ethernet I/O zo svojho automatizačného systému Micro-I/A v závode Bayer AG na výrobu chlóru a alkalických kovov. Ethernet integruje všetky prevádzkové zariadenia, ovládače a PC pracovné stanice do vysoko spoľahlivej, nízkonákladovej riadiacej informačnej siete v reálnom čase.
Priemyselná ethernetová sieť môže byť Profibus, Devicnet, modbus, controlnet, canopen protokol na TCP/IP, aplikácia rôznych rôznych protokolov v rovnakej sieti, a nechať ich a rovnakého hostiteľa v rovnakom čase dialóg, ale to nie je t naozaj vyriešiť problém univerzálnych noriem.
