Войти
Fieldbus - это название семейства промышленных компьютерных сетей, используемого для распределенного управления в реальном времени. Профили полевой шины стандартизированы Международной электротехнической комиссией (IEC) как IEC 61784/61158.
Сложная автоматизированная производственная система обычно структурирована на иерархических уровнях как распределенная система управления (DCS). В этой иерархии верхние уровни управления производством связаны с уровнем управления прямого управления программируемыми логическими контроллерами (ПЛК) через не критичную по времени систему связи (например, Ethernet ). Полевая шина связывает ПЛК прямого управления с компонентами в установке полевого уровня, как датчики, исполнительные механизмы, электродвигатели, подсветка консоли, переключает, клапаны и контакторы и заменяют прямые соединения через токовые петли или цифровые сигналы ввода / вывода. Следовательно, требования к промышленной шине критичны по времени и зависят от стоимости. С нового тысячелетия был установлен ряд полевых шин на основе Ethernet в реальном времени. Они могут в долгосрочной перспективе заменить традиционные полевые шины.
Fieldbus это промышленная сетевая система для распределенного управления в реальном времени. Это способ подключения инструментов на заводе-изготовителе. Fieldbus работает с сетевой структурой, которая обычно допускает сетевые топологии гирляндной цепи, звезды, кольца, ответвления и дерева . Ранее компьютеры были подключены с помощью RS-232 (последовательные соединения ), с помощью которых могли связываться только два устройства. Это было бы эквивалентной используемой в настоящее время схемы 4–20 мА, которая требует, чтобы каждое устройство имело свою собственную точку связи на уровне контроллера, в то время как полевая шина является эквивалентным текущим LAN- соединения типа, для которых требуется одна точка связи на уровне контроллера и ограничное подключение нескольких (сотен) точек аналоговых и цифровых. Это уменьшает как длину необходимого кабеля, так и количество необходимых кабелей. Кроме того, поскольку для устройств, которые обмениваются данными через полевую шину, требуется микропроцессор , одно и то же устройство обычно обеспечивает несколько точек. Некоторые устройства fieldbus теперь схемы управления, такие как ПИД-регулирование на стороне устройства, вместо того, чтобы заставлять контроллер выполнять обработку.
Самым важным фактором использования полевой системы в распределенной системе управления является снижение затрат на установку и обслуживание установки. без высокой доступности и потери надежности системы автоматизиров. Цель состоит в том, чтобы использовать двухжильный кабель и простую конфигурацию для полевых устройств от разных производителей. В зависимости от области применения датчиков и механизмов управления от сотен на одной машине до нескольких тысяч, распределенных на большом предприятии. История fieldbus показывает, как достичь этих целей.
Возможно, предшествующей технологией полевой шины HP-IB, как описано в IEEE 488 в 1975 г. «Она стала известна как универсальная интерфейсная шина (GPIB) и стала де-факто стандартом для автоматизированного и промышленного управления приборами».
Основное применение ГПИБ - автоматические измерения с приборами различных производителей. Но это параллельная шина с кабелем и разъемом на 24 провода, максимальная длина кабеля ограничена 20 метрами.
Самой старой широко используемой технологией полевой шины является Bitbus. Bitbus был создан Intel Corporation для расширения использования систем Multibus в промышленных системах путем отделения функций ввода-вывода от более быстрого доступа к памяти. В 1983 году Intel создала микроконтроллер 8044 Bitbus, добавив встроенное ПО полевой шины к существующему микроконтроллеру 8051. Bitbus использует EIA-485 на физическом уровне с двумя витыми парами - одна для данных, а другая для синхронизации и сигналов. Использование SDLC на канальном уровне разрешает 250 узлов в одном сегменте с общим расстоянием 13,2 км. Bitbus имеет один главный узел и несколько подчиненных, причем подчиненные устройства только на запросы от мастера. Bitbus не определяет маршрутизацию на сетевом уровне . 8044 разрешает только относительно пакет данных (13 байт), но включает эффективный набор задач RAC (удаленный доступ и управление) и возможность разрабатывать собственные задачи RAC. В 1990 году IEEE принял Bitbus в качестве последовательной шины управления микроконтроллерной системой (IEEE-1118).
Сегодня BITBUS поддерживается BEUG - Европейской группой пользователей BITBUS.
Офисные сети на самом деле не подходят для приложений, поскольку у них отсутствует ограниченная сверху задержка передачи. ARCNET, который был задуман еще в 1975 году для связи с офисами, использует механизм токенов и, следовательно, нашел более позднее применение в промышленности,
Протокол автоматизации производства (MAP) реализации OSI-совместимых протоколов в технологии инициированной General Motors в 1984 году. MAP стал предложением по стандартизации LAN, поддерживаемым многими производителями и в основном использовавшимся в автоматизации производства. В качестве среды передачи MAP использовалась шину токена IEEE 802.4 со скоростью 10 Мбит / с.
Из-за своего масштаба и сложности MAP не смогла добиться большого прорыва. Для уменьшения сложности и достижения более быстрой обработки с уменьшенными возможностями в 1988 году была увеличена MAP с расширенной производительностью (EPA). Эта мини-карта содержит только уровни 1, 2 и 7 из Open Sytems Interconnection (OSI). модель. Этот ярлык был использован в более поздних ярлыках определений fieldbus.
Самым важным достижением MAP является спецификация сообщения Manufactoring (MMS), прикладной уровень MAP.
Производственная спецификация сообщения (MMS) - это международный стандарт ISO 9506, касающийся протокола приложения и услуг для передачи данных процесса в реальном времени. и информация в качестве управления между сетевыми диспетчерами или компьютерными приложениями, опубликованная в первой версии в 1986 году.
Это была модель для многих других разработок в других промышленных стандартах связи, таких как FMS для Profibus или SDO для CANopen. Он все еще используется как возможный прикладной уровень, например. для автоматизации электроснабжения в соответствии со стандартами IEC 61850.
В области автоматизации производства требования к полевой шине заключаются в том, чтобы поддерживать короткое время реакции с передачей всего нескольких бит или байтов. не более нескольких сотен метров.
В 1979 году Modicon (ныне Schneider Electric ) определила своих последовательную шину для подключения программируемых логических контроллеров (ПЛК) под названием Modbus. Modbus использует в своей первой версии двухпроводной кабель с EIA 485 с сигналами UART. Сам очень прост с протоколом главный / подчиненный, а количество типов ограничено теми, которые понимаются ПЛК в данный момент. Тем не менее, наиболее часто используемой промышленной сетью является Modbus-TCP.
Исследовательский проект при финансовой поддержке правительства Германии, определивший в 1987 году fieldbus PROFIBUS на основе Спецификации сообщений Fieldbus (FMS). На практике это показало, что с ним слишком сложно работать в полевых условиях. В 1994 году Siemens применил модифицированный прикладной уровень под названием Decentralized Periphery (DP), получивший хорошее признание в обрабатывающей промышленности. В 2016 году Profibus - одна из наиболее часто используемых полевых шин в мире, и в 2018 году количество навыков достигло 60 миллионов.
В 1987 году Phoenix Contact разработал последовательную шину. для подключения пространственно распределенных входов и выходов к централизованному контроллеру. Контроллер отправляет один кадр по физическому кольцу, которое содержит все входные и выходные данные. Кабель имеет 5 проводов: рядом с сигналом заземления два провода для исходящего кадра и два провода для возвращаемого кадра. С помощью этого кабеля можно выполнить всю установку в топологии дерева .
. INTERBUS был очень успешным в обрабатывающей промышленности, где было установлено более 22,9 миллионов устройств. Interbus присоединился к технологии Profinet для полевой шины Profinet на базе Ethernet, а INTERBUS в настоящее время обслуживается Profibus Nutzerorganisation eV
. В течение 1980-х годов для решений проблем связи между различными системами управления в автомобиле, Немецкая компания Robert Bosch GmbH первая сеть Controller Area Network (CAN). Концепция CAN заключается в том, что каждое устройство может быть подключено одним набором проводов, и каждое подключенное устройство может свободно обмениваться данными с любым другим. CAN вскоре перекочевал на развитие производства (со многими другими).
DeviceNet был разработан компанией Allen-Bradley (сейчас принадлежит Rockwell Automation ) и ODVA (Open DeviceNet Vendor Association) как открытый стандарт fieldbus, основанный на протоколе CAN. DeviceNet стандартизирован европейским стандартом EN 50325. Спецификация и поддержка стандарта DeviceNet является обязанностью ODVA. Подобно ControlNet и EtherNet / IP, DeviceNet принадлежит к семейству сетей на основе CIP. CIP (Common Industrial Protocol ) формирует общий прикладной уровень этих трех промышленных сетей. Таким образом, DeviceNet, ControlNet и Ethernet / IP хорошо скоординированы и предоставить пользователю дифференцированную систему связи для уровня управления (EtherNet / IP), уровня ячеек (ControlNet) и полевого уровня (DeviceNet). DeviceNet - это объектно-ориентированная шинная система, работающая по методу производитель / потребитель. Устройства DeviceNet могут быть клиентскими (ведущими), серверами (ведомыми) или обоими. Клиенты и серверы могут быть потребителем или обоими.
CANopen был разработан CiA (CAN in Automation ), ассоциация пользователей и производителей CANopen, и был стандартизирован как европейский стандарт EN 50325-4 с конца 2002. CANopen использует уровни 1 и 2 стандарта CAN (ISO 11898-2) и расширения в отношении назначения контактов, скорости передачи и прикладного уровня.
В Автоматизация процессов Традиционно большинство полевых преобразователей подключаются через токовую петлю с 4-20 мА к управляющее устройство. Это позволяет не только передавать электрическое питание с помощью полевому устройству с помощью всего одного двухжильного кабеля длиной более тысячи метров. Эти системы также устанавливаются во взрывоопасных диаграммах. Согласно NAMUR полевая шина в этих приложениях удовлетворять этим требованиям. Специальный стандарт для контрольно-измерительных приборов IEC / EN 60079-27 Требования к концепции искробезопасности полых шин (FISCO) для установок в зоне 0, 1 или 2.
Стандарт ФИП основан на французской инициативе 1982 г. по созданию анализа требований для стандарта полевой шины. Исследование к европейской инициативе Eureka по стандарту полевой шины в июне 1986 года, привело в которой участвовали 13 партнеров. Группа разработчиков (réseaux locaux Industriels) создала первое предложение, стандартизованное во Франции. Название полевой шины FIP было использовано дано как аббревиатура от французского «Flux d'Information vers le Processus», а позже оно обозначалось как FIP с английским названием «Factory Instrumentation Protocol».
FIP уступил позиции Profibus, который стал преобладать на домашней странице WorldFIP не было пресс-релизов с 2002 года. Ближайшего родственника семейства FIP сегодня можно найти в Wire Train Bus для вагонов поездов. Однако определенное подмножество WorldFIP, известное как протокол FIPIO, широко используется в компонентах машин.
Foundation Fieldbus разрабатывался на протяжении многих лет Международным обществом автоматизации (ISA) как SP50. Сегодня Foundation Fieldbus пользуется растущей многих базойных продуктов в тяжелых технологических приложениях, таких как нефтепереработка, нефтехимия, производство электроэнергии и даже продуктов питания и напитков, фармацевтика и ядерная промышленность.
Начиная с 1 января 2015 года, Fieldbus Foundation имеет стать частью новой группы FieldComm.
Profibus PA (автоматизация процессов) используется для связи между измерительными и технологическими приборами, приводами и системой управления процессами или PLC / DCS в технологическом проектировании. Profibus PA - это версия Profibus с физическим уровнем, подходящим для работы процессов, в котором несколько сегментов (сегментов PA) с полевыми приборами могут быть подключены к Profibus DP через так называемые соединители. Двухпроводной шинный кабель этих сегментов обеспечивает не только связь, но и питание участников (технология передачи MBP ). Другой особенностью Profibus PA является широко используемым устройством «Устройства PA» (PA Profile), в котором используются наиболее важные функции полевых устройств стандартизированы для разных производителей.
Рынок архитектуры зданий также имеет различные требования к применению fieldbus:
BatiBUS, определенно в 1989 году и используется в основном во Франции, Instabus расширен до European Installation Bus (EIB) и European Home Systems Protocol (EHS) слился в 1999 году со стандартом Konnex ) (KNX) EN 50090, (ISO / IEC 14543-3). В 2020 году 495 компаний-членов вызывают 8'000 продуктов с интерфейсами KNX в 190 странах мира.
Возвращаясь к 1980-м годам, в отличие от других сетей, LonWorks является результатом работы компьютерных ученых из Echelon Corporation. В 1999 году представлен протокол ANSI и принят в стандарте для управления сетью (ANSI / CEA-709.1-B), а в 2005 году - как EN 14908 (европейский стандартный стандарт зданий). Протокол также является одним из нескольких канальных / физических уровней стандарта BACnet ASHRAE / ANSI для автоматизированных зданий.
Стандарт BACnet изначально разработан и в настоящее время поддерживается американским обществом инженеров по отоплению, холодильной технике и кондиционированию воздуха (ASHRAE ) с 1987 года. BACnet - это американский национальный стандарт (ANSI ) 135 с 1995 года, европейский стандарт, национальный стандарт во многих странах и глобальный стандарт ISO 16484 с 2003 года. В 2017 году BACnet занял долю рынка 60% рынка автоматизированных зданий.
Хотя технология fieldbus существует с 1988 года, с завершением стандарта ISA S50.02 разработка международного стандарта заняла много лет. В 1999 году комитет по стандартам IEC SC65C / WG6 встретился, чтобы устранить различия в стандарте полевой IEC. Результатом этой встречи стала первоначальная форма стандарта IEC 61158 с восемью различными наборами протоколов, называемых «Типами».
Эта форма стандарта была впервые минимизирована для общего рынка, меньше концентрируется на общности и достигает своей основной цели - устранение ограничений в торговле между странами. Вопросы общности теперь оставлены на усмотрение международных консорциумов, которые поддерживают каждый из стандартных типов fieldbus. Практически сразу после его утверждения работа по разработке стандартов IEC прекратилась, и комитет был распущен. Был сформирован новый комитет IEC SC65C / MT-9 для разрешения конфликтов по форме и содержанию на более чем 4000 страницах стандарта IEC 61158. Работа над вышеуказанными типами протоколов практически завершена. Новые протоколы, такие как полевые шины безопасности или полевые шины Ethernet в реальном времени, принимаются в определение международного стандарта полевых шин в течение типичного 5-летнего цикла обслуживания. В версии стандарта 2008 года типы полевых шин реорганизованы в семейства профилей связи (CPF).
Было много конкурирующих технологий для полевой шины, и первоначальная надежда на одну единый механизм унифицированных коммуникаций не реализован. Это не должно быть неожиданностью, поскольку технология полевой шины должна быть реализована по-разному в разных приложениях; Автомобильная полевая шина функционально отличается от управления технологическим оборудованием.
В июне 1999 года Комитет действий (CA) МЭК решил принять новую структуру стандартов fieldbus, начиная с первой редакции, действующей в 1 января 2000 г., время нового тысячелетия: существует большой стандарт IEC 61158, в котором все полевые шины находят свое место. Эксперты решили, что структура IEC 61158 поддерживается на разных уровнях, разделенных на службы и протоколы. Отдельные полевые шины включены в эту структуру как разные типы.
Стандарт МЭК 61158 Промышленные коммуникационные сети - спецификации полевой шины разделены на следующие части:
Каждая часть по-прежнему содержит несколько тысяч страниц. Эти части были разделены на части. Отдельные протоколы просто пронумерованы типом. Таким образом, каждый тип протокола имеет собственную часть, если требуется.
Чтобы найти соответствующие подчасть отдельных частей стандарта IEC 61158, необходимо знать соответствующий тип протокола для определенного семейства.
В стандарте IEC 61158 редакции 2019 г. до 26 различных типов протоколов. В стандартизации IEC 61158 использование торговых марок избегается и заменяется сухими техническими терминами и сокращениями. Например, Ethernet заменяется технически правильным CSMA / CD или ссылкой на соответствующий стандарт ISO 8802.3. То же самое и с именами fieldbus, все они заменяются номерами типов. Поэтому считыватель никогда не найдет обозначения типа PROFIBUS или DeviceNet во всем стандарте полевой шины IEC 61158. В разделе Соответствие IEC 61784 приведена полная справочная таблица.
Ясно, что этот набор стандартов полевой шины в IEC 61158 не подходит для реализации. Его необходимо дополнить инструкцией по применению. Эти инструкции показывают, как и какие части IEC 61158 могут быть собраны в работающую систему. Эта инструкция по монтажу была составлена как профили полевой шины IEC 61784.
Согласно МЭК 61158-1 стандарт МЭК 61784 разделен на следующие части:
IEC В стандарте 61784, часть 1, под названием «Наборы профилей для непрерывного и дискретного производства», относящиеся к использованию полевых шин в промышленных системах управления, все полевые шины, которыепо национальной стандартизации. В первом издании 2003 года представлены 7 различных семейств коммуникационных профилей (CPF):
Swiftnet, широко используемый в авиастроении (Boeing), был включен в первое издание стандарта. Позже это оказалось ошибкой, и в версии 2 2007 года этот протокол был удален из стандарта. В то же время добавляются CPF 8 CC-Link, протокол CPF 9 HART и CPF 16 SERCOS. В редакции 4 в 2014 году в стандарт был включен CPF 19 MECHATROLINK fieldbus. Редакция 5 в 2019 году была просто обновленной версией без добавления какого-либо нового профиля.
См. Список протоколов автоматизированной для полевой шины, которые включены в этот стандарт.
Уже во второй редакции профиля fieldbus включены первые профили на основе Ethernet в качестве физического уровня. Все эти новые разработанные протоколы Ethernet в реальном времени (RTE) скомпилированы в IEC 61784 Часть 2 Дополнительные профили для сетей связи на основе ISO / IEC 8802 3 в приложениях реального времени. Здесь мы находим решения Ethernet / IP, три версии PROFINET IO - классы A, B и C - и решения P-NET, Vnet / IP TCnet, EtherCAT, Ethernet POWERLINK, Ethernet для автоматизированного производства (EPA), а также MODBUS с новым MODBUS-RTPS для публикации и подписки в реальном времени и устаревшим профилем MODBUS-TCP.
Решение SERCOS интересно в этом контексте. Эта сеть из области управления осями имеет свой собственный стандарт IEC 61491. Создание решений на базе Ethernet SERCOS III этот стандарт был разобран, а коммуникационная часть интегрирована в IEC 61158/61784. Прикладная часть интегрирована вместе с другими приводными решениями в специальный стандарт приводов IEC 61800-7.
Итак, список RTE для первой редакции 2007 года уже длинный:
В 2010 году вышло второе издание включить CPF 17 RAPIEnet и CPF 18 SafetyNET p. В третьем издании 2014 года была добавлена версия CC-Link для Industrial Ethernet (IE). Два семейства профилей CPF 20 ADS-net и CPF 21 FL-net добавлены к четвертой редакции в 2019 году.
Подробнее об этих RTE см. В статье Industrial Ethernet.
Для функциональной безопасности различные консорциумы разработали разные протоколы для приложений безопасности до уровня полноты безопасности 3 (SIL) в соответствии с IEC 61508 или уровнем производительности «e» (PL) в соответствии с ISO 13849. Передаются через разные полевые шины и сети. В зависимости от фактического профиля безопасности протокол такие меры, как счетчики, CRC, эхо, тайм-аут, уникальные индикаторы отправителя и получателя или перекрестная проверка.
Первое издание, выпущенное в 2007 году стандарта IEC 61784, часть 3, названное «Промышленные сети связи - Профили - полевые шины функциональной безопасности», включает семейство профилей связи (CPF):
SERCOS также использует протокол безопасности CIP. Во второй редакции, выпущенной в 2010 г., к стандарту добавлены дополнительные CPF:
В третьем издании в 2016 году был добавлен последний профиль безопасности CPF 17 SafetyNET p. Ожидается, что новое издание 4 будет опубликовано в 2021 году. В настоящее время стандарт имеет 9 различных профилей безопасности. Все они включены и указаны в глобальной таблице в следующем разделе.
Семейства протоколов каждой торговой марки называются семейством коммуникационных профилей и обозначаются аббревиатурой CPF с номером. Каждое семейство протоколов теперь может определять полевые шины, решения Ethernet в реальном времени, правила установки и протоколы функциональной безопасности. Эти возможные семейства профилей изложены в IEC 61784 и представлены в следующей таблице.
| Семейства профилей связи (CPF), услуги и протоколы | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
В качестве примера мы будем искать стандарты для PROFIBUS-DP. Он принадлежит к семейству CPF 3 и имеет профиль CP 3/1. В таблице 5 мы обнаруживаем, что область его протокола определена в IEC 61784, часть 1. Он использует протокол типа 3, поэтому документы IEC 61158-3-3, 61158-4-3, 61158-5-3 и 61158-6-3 требуются для определений протокола. Физический интерфейс определен в общем 61158-2 под типом 3. Инструкции по установке можно найти в IEC 61784-5-3 в Приложении A. Его можно комбинировать с FSCP3 / 1 как PROFIsafe, который определен в IEC. 61784-3-3 стандартный.
Чтобы производитель не перечислял все эти стандарты явно, ссылка на профиль указана в стандарте. В случае нашего примера для PROFIBUS-DP, поэтому спецификация соответствующих стандартов должна быть
Соответствие IEC 61784-1 Ed.3: 2019 CPF 3/1
Требования к сетям fieldbus для приложений автоматизации процессов (расходомеры, датчики давления и другие измерительные устройства и регулирующие клапаны в таких отраслях, как переработка углеводородов и выработка электроэнергии) отличаются от требования к сетям fieldbus, применяемые в дискретных производственных приложениях, таких как автомобилестроение, где используется большое количество дискретных датчиков, включая датчики движения, датчики положения и так далее. Дискретные сети fieldbus часто называют «сетями устройств».
Уже в 2000 году Международная электротехническая комиссия (IEC) решила, что набор интерфейса контроллер-устройство (CDI) будет определен Технический комитет TC 121 Низковольтное распределительное устройство и устройство управления для покрытия сетей устройств.. Этот набор стандартов под номером IEC 62026 включает в актуальную редакцию 2019 года следующие части:
Следующие части были сняты в 2006 г. и больше не поддерживаются:
Количество кабелей, требуемых для полевой шины, намного меньше, чем в установках 4–20 мА. Это устройство требует отдельного набора кабелей в многоабонентном режиме, как в случае устройств от 4 до 20 мА. Передается на одно устройство в сети fieldbus, как только один параметр может передаваться по соединению 4–20 мА. Fieldbus также обеспечивает хорошую основу для создания стратегии прогнозирующего и упреждающего обслуживания. Диагностика, доступная от устройств fieldbus, местное руководство для устранения проблем с устройствами до того, как они становятся критическими проблемами.
Несмотря на то, что каждая технология имеет общее имя fieldbus, различные fieldbus не являются взаимозаменяемыми. Различия между ними настолько глубоки, что их нелегко связать друг с другом. Чтобы понять различия между стандартами fieldbus, необходимо понять, как устроены сети fieldbus. Что касается модели OSI, стандарты полевой шины определяют средой кабельной разводки и уровнями один, два и седьмой эталонной модели.
Для каждой технологии физической среды и стандарты физического уровня полностью и подробно описывают выполнение битовой синхронизации, синхронизации, кодирования / декодирования, скорости пропускания пропускания, длины шины и физического подключения трансивера к системе связи. провода. Стандарт уровня передачи данных отвечает за полное определение, как собираются сообщения, готовые к передаче на физическом уровне, за обработку ошибок, фильтрацию сообщений и арбитраж шины, а также за то, как эти стандарты быть реализованы на оборудовании. Стандарт прикладного уровня в целом определяет, как уровни передачи данных с приложением, которое желает обмениваться данными. Он содержит указанные сообщения, реализацию управления сетью и ответ на запрос от приложений служб. Уровни с третьего по шестой не развития в стандарте fieldbus.
Различные полевые шины предоставляют разные наборы функций и производительности. Сложно провести общее сравнение производительности Fieldbus из-за фундаментальных различий в методологии передачи данных. В приведенной ниже сравнительной таблице просто используется рассматриваемая шина fieldbus циклы обновления продолжительностью 1 миллисекунду или быстрее.
| Fieldbus | Питание шины | Резервирование кабелей | Максимальное количество устройств | Синхронизация | Субмиллисекундный цикл |
|---|---|---|---|---|---|
| AFDX | Нет | Да | Почти без ограничений | Нет | Да |
| Интерфейс AS | Да | Нет | 62 | Нет | Нет |
| CANopen | Нет | Нет | 127 | Да | Нет |
| Да | Нет | 384 | Нет | Да | |
| ControlNet | Нет | Да | 99 | Нет | Нет |
| CC-Link | Нет | Нет | 64 | Нет | Нет |
| DeviceNet | Да | Нет | 64 | Нет | Нет |
| EtherCAT | Да | Да | 65,536 | Да | Да |
| Ethernet Powerlink | Нет | Необязательно | 240 | Да | Да |
| EtherNet / IP | Нет | Необязательно | Практически без ограничений | Да | Да |
| Interbus | Нет | Нет | 511 | Нет | Нет |
| Lo nWorks | Нет | Нет | 32,000 | Нет | Нет |
| Modbus | Нет | Нет | 246 | Нет | Нет |
| PROFIBUS DP | Нет | Дополнительно | 126 | Да | Нет |
| PROFIBUS PA | Да | Нет | 126 | Нет | Нет |
| PROFINET IO | Нет | Необязательно | Почти неограниченно | Нет | Нет |
| PROFINET IRT | Нет | Дополнительно | Практически неограниченно | Да | Да |
| SERCOS III | Нет | Да | 511 | Да | Да |
| Интерфейс SERCOS | Нет | Нет | 254 | Да | Да |
| Foundation Fieldbus H1 | Да | Нет | 240 | Да | Нет |
| Нет | Да | Практически без ограничений | Да | Нет | |
| RAPIEnet | Нет | Да | 256 | В разработке | Условный |
| Fieldbus | Питание шины | Резервирование кабеля | Макс. Устройств | Синхронизация | Субмиллисекундный цикл |
.
В системах управления процессами на рынке доминирует Foundation Fie ldbus и Profibus PA. Обе технологии используют один и тот же физический уровень (2-проводная модуляция тока с манчестерным кодированием по частоте 31,25 кГц), но не являются взаимозаменяемыми. Общие приложения, которые управляются и контролируются ПЛК (программируемыми логическими контроллерами), имеют тенденцию к PROFIBUS, а приложения, которые контролируются и контролируются DCS (цифровая / распределенная система управления), имеют тенденцию к Foundation Fieldbus. Технология PROFIBUS предоставляется через Profibus International со штаб-квартирой в Карлсруэ, Германия. Технология Foundation Fieldbus принадлежит и распространяется Fieldbus Foundation в Остине, штат Техас.
.
