西门子模块6ES7214-1BD23-0XB8全年质保
1、开放系统互连模型(osi)
2、的通信模型
1.通信模型的制定原则与一般结构
①不完全osi模型
②结构越简单越好
③不同总线通信模型不同
2.典型现场总线的通信模型
(1)基金会现场总线ff(foundation fieldbus)模型
(2)过程现场总线profibus(process fieldbus)模型
(3)hart通信协议
1)物理层采用bell 202;
2)数据链路层用于按hart通信协议规则建立的hart报文格式,其信息构成包括前导码、帧前定界码、现场设备地址、字节数、现场设备状态与通信状态、数据、奇偶校验等,。
3)应用层规定了hart命令。
目前现场总线通信模型众多,妨碍了现场总线技术的发展。依靠市场的力量,发展共同遵从的统一的现场总线标准规范模型,真正形成开放互连的现场总线网络系统,是大势所趋。几种可能的解决方案为:
1)各种现场总线统一到1~2种,这种可能性几乎很小;
2)采用已经是通用的以太网(ethernet)、tcp/ip等协议,并解决它在工业控制中应用存在的有关问题。既便这样,它也不可能全部占领自动化市场;
3)开发所有现场总线的通用接口(如计算机的usb接口一样),这样做、成本很高,但比较可行,因为它能保证各公司的利益。
3)应用层规定了hart命令。
3.现场总线通信方式的实现
说明:
微处理器cpu实现数据链路层和应用层的功能;
通信控制单元实现物理层的功能,完成信息帧的编码和解码、帧校验、数据的发送与接收;
媒体访问单元的主要功能是发送与接收符合现场总线规范的信号。
一、控制系统
特点:
1.可以在现场构成完整的基本控制系统;
2.可以与多个现场智能设备互换信息;
3.可以很方便地构成复杂的过程控制系统
4.与相比,具有控制功能更加分散,智能化与功能自治性更高、系统的构成更加灵活、可扩展性与可互换性更强、可靠性与可维护性更好等诸多
二、基于现场总线的过程控制系统
1、现场总线控制系统的方案设计
锅炉汽包水位常规仪表控制系统
现场总线控制系统设计步骤
1、 选择必需的智能仪表
2、 选择计算机与网络配件的配置方案
1)基于pc总线接口卡(pci)的配置方案;
2)基于通信控制器的配置方案。
3 、选择或开发组态软件
组态软件的功能:1)能在界面上选择设备;2)能对所选设备分配位号;3)能选择功能模块;4)能实现连接;5)能赋予特征参数;6)能进行网络组态;7)能下载信息。
4、 组态过程示例
1)选择功能模块;
2)完成功能模块的位号分配及其连接;
3)确定功能模块的特征参数;
4)网络的组态;
5)下载组态信息。
profinet和profibus是pno组织推出的两种。
两者本身没有可比性,profinet基于,而profibus基于rs485串行总线,两者协议上由于介质不同完全不同,没有任何关联。
两者相似的地方都具有很好的实时性,原因在于都使用了精简的堆栈结构。基于标准以太网的任何开发都可以直接应用在profinet网络中,世界上基于以太网的解决方案的开发者远远多于profibus开发者,有更多的可用资源去创新技术。
对于profibus,数据传输的带宽大为12mbps,对于profinet,数据传输的带宽为100mbps。
对于profibus,数据传输的方式为半双工,对于profinet,数据传输的方式为全双工。
对于profibus,一致性数据大为32bytes,对于profinet,一致性数据大为254bytes。
对于profibus,用户数据的大为244bytes,对于profinet,用户数据的大为1400bytes。
对于profibus,12mbps的大总线长度为100m,对于profinet,设备之间的总线长度为100m。
对于profibus,引导轴必须在dp主站中运行,对于profinet,引导轴可以运行在任意simotion中。
对于profibus,组态和诊断需要专门的接口模板,例如cp5512,对于profinet,可以使用标准的以太网网卡。
对于profibus,如果一个pg接入,可能引起通讯问题,对于profinetrt,一个pg接入,可能产生极小的反应,而对于profinet irt,接入不会引起任何问题。
对于profibus,需要特殊的工具进行网络诊断,对于profinet,使用it相关的工具即可。
对于profibus,总线上一般只有一个主站。多主站系统,会导致dp的循环周期过长,对于profinet,任意数量的控制器可以在网络中运行。多个控制器不会影响io的响应时间。
对于profibus,总线上的主要故障来源于总线终端电阻不匹配或者较差的接地,对于profinet,不需要总线终端电阻。
对于profibus,使用铜和光纤作为通讯介质,对于profinet,无线(wlan)可用于额外的介质。
对于profibus,一个接口只能做主站或从站,对于profinet,所有数据类型可以并行使用,对于profinet,一个接口可以既做控制器又做io设备。
对于profibus,不能确定设备的网络位置,对于profinet,可以通过拓扑信息确定设备的网络位置
目前中采用较多多的通讯方式仍然以rs485总线为主,这使得原本为工业自动化数据采集而设计的少结点(一般不多于100点)、短距离(一般数百米)、可规范布线的485总线通讯在多结点(以千、万计)、长距离(数千米)、任意分布的布线方式的通讯中难以可靠应用,目前在工业自动化应用领域中,多结点、远距离的数据通讯也早以采用了prfbus、can、hart、ff等通讯方式。在欧洲,户用仪表的通讯方式以m-bus为主,它可以解决多结点、长距离的通讯问题.
目前国内诸多大型水、电、气、热表企业已采用或拟采用mbus总线通讯技术。
m-bus是一种低成本的一点对多点的总线通讯系统,具有通讯设备容量大(500点),通讯速率高(9600bps),成本低,设计简单,布线简便(无极性可任意分支,普通双绞线),抗干扰能力强,并总线可提供高达500ma电源的特点。系统具有自动登录功能,此功能可完成设备的自动登录、结点中断报警等双向可中断的先进的通讯功能。总线隔离设备具有总线故障隔离性能,保证部分总线故障时其它部分正常通讯。以该芯片为核心构成的总线通讯系统可广泛应用于三表集抄、智能家庭控制网络、消防报警及联动网络、小区智能化控制网络、中央空调控制系统等。
系统由来近年来,随着各种设备的发展,越来越需要进行低端电子设备的低成本联网管理。各种高速通讯网络迅速发展并得以应用,但对于低端设备,其接口显然复杂而昂贵,过去多年来,rs485技术主着导这一技术的应用,但已经不能满足大容量集中抄表网络的需要,在应用过程中存在以下问题:
1. 485的通讯设备容量少,理论上多容许接入量不超过128个设备,这显然不适用以楼宇为结点的多用户容量要求。
2.485的通讯速率低,并且其速率与通讯距离有直接关系,当达到数百米以上通讯距离时,其可靠通讯速率<1200bps,这使得大量结点的抄表速度非常低。
3. 非隔离方式不能应用与长距离户外通讯,隔离方式需要隔离,成本较高。
4. 485方式不能给下接设备供电,设备需要单独解决供电问题。
5. 485芯片功耗较大,静态功耗达到2-3ma,工作电流(发送)达到20ma,这增加了线路电压降,不利于远程布线。
6. 长距离通讯时485芯片容易损坏。
7.以rs485构成的网络只能以串行布线,不能构成星形等任意分支,而串行布线对于小区的实际布线设计及施工造成很大难度,不遵循串行布线规则又将大大降低通讯的稳定性。
8.由于rs485自身的电性能决定了其在实际工程应用中稳定性较差,并且多节点、长距离的调试需要对线路进行阻抗匹配等调试工作,大量安装时调试工作复杂。
m-bus总线通讯方式克服了以上所有缺点,具有的总线供电模式特别适应于居民煤气、水、电、热表集中抄收,中断报警并自动上传功能又很适用于实时性要求高的应用,如消防报警系统,家庭智能化控制总线等.
m-bus总线通讯设备及系统构成
a:结点通讯设备:智能电表、水表、煤气表、热量表、家庭自动化设备终端、火灾报警、联动设备、手动报警按钮、网络显示器、网络仪表设备、控制设备、温度探测器、温度控制器等。
b:总线隔离(保护)器:当其所在分支发生短路时,自动断开其分支,使其他设备正常通讯。
工作电流<0.1ma;总线故障时电流<15ma;工作保护电流可根据需要在0.5a,0.1a,0.2a,0.5a,1.0a之间设置(可恢复保险丝)。
隔离中继器:当通讯距离超过2km时,可使用该设备再延长2km。 本设备需要现场供电,工作电流0.5ma。
集中控制器:向上连接计算机(或手持式抄表设备),向下连接c-mbus总线的控制设备,内部有以cmt100为核心的电源控制器、232/485与m-bus之间的通讯转换器等电路。
m-bus型总线系统特点
1. 高速稳定的通讯速率,在4.8kb/s 的通讯速率时可达到2.4km的可靠通讯距离;
2. 在4.8kb/s、2.4km的可靠通讯距离时,可有多达500个接点的容量;
3. 允许串型、星型、交叉等任意接线分支的布线方式;
4. 极低的静态功耗,低达200ua;
5. 使用普通双绞线,无极性二线制安装接线;
6. 隔离通讯设备可保证在遭雷击时可靠工作,
7. 恒流的电流环通讯方式,抗干扰性强;
8. 具有设备自动登录等功能,可容纳多种设备,预留多种通讯协议,扩展方便;
9. 通过总线可向从设备提供200ma电流;