Jako technologia sieciowa sterowania terenowego, magistrala komunikacyjna jest uważana za rozszerzenie publicznej sieci danych w dziedzinie sterowania ruchem. Jej powstanie stwarza nową szansę dla rozwoju samej techniki automatycznego sterowania. Fieldbus może wykorzystywać różne media (różne tryby przewodowe i bezprzewodowe) do przesyłania sygnałów cyfrowych. W dwóch przewodach można podłączyć dziesiątki automatycznych urządzeń sterujących, można zaoszczędzić wiele kabli, ramkę szczelinową, części łączące. Zmniejsz obciążenie związane z projektowaniem, instalacją i konserwacją systemu. Fieldbus tworzy kompletny system sterowania, który jest naprawdę rozproszony w terenie, poprawia niezawodność systemu sterowania i wzbogaca zawartość informacyjną sprzętu sterującego. Stwarza warunki do wprowadzenia informacji sterującej do publicznej sieci danych, komunikuje połączenie między urządzeniami kontroli terenowej a nadrzędną siecią zarządzania kontrolą, ułatwia integrację sieci sterującej i sieci danych, ułatwia zdalną transmisję sygnałów i zdalną automatykę kontrola.
1. Fieldbus to szkielet systemu sterowania
System sterowania Fieldbus to nowa generacja zdecentralizowanego systemu sterowania opartego na technologii Fieldbus, który ma płaską strukturę sieci, otwartość, interoperacyjność, całkowite rozproszenie konwencjonalnych funkcji sterowania i ujednoliconą metodę konfiguracji strategii sterowania.
2. Typowe zastosowanie systemu sterowania ruchem po magistrali komunikacyjnej:
PC plus niezależny cyfrowy kontroler ruchu plus siłownik=otwarty system sterowania ruchem
Ekran dotykowy plus niezależny kontroler cyfrowy plus siłownik=otwarty system sterowania ruchem
Te dwie struktury to kierunek rozwoju systemu sterowania serwo i technologii sterowania ruchem. Może w pełni wykorzystać zasoby komputera i ekranu dotykowego, zakończyć opracowywanie aplikacji użytkownika przez oprogramowanie innych firm i wysłać wygenerowane instrukcje programu do kontrolera ruchu, który w sposób ciągły tłumaczy zaktualizowane polecenie położenia (krzywą ruchu) i wysyła go do sterownika przez główną linię komunikacyjną, a sterownik silnika przesyła energię elektryczną sterującą do silnika, aby zakończyć pozycjonowanie wymagane przez polecenie. W systemie wieloosiowym jeden sterownik może sterować wieloma silnikami lub sterownikami. Serwosilnik jest głównym elementem wykonawczym, pełniącym określone działanie. Magistrala łączy rozproszone urządzenia pomiarowe i kontrolne z możliwością komunikacji i urządzenia sterujące napędami jako węzły sieciowe, tworząc sieć kontrolną, która może komunikować się ze sobą i wspólnie wykonywać automatyczne zadania kontrolne
System automatyki przemysłowej Ethernet rozwija się w kierunku sieci i inteligentnego sterowania w czasie rzeczywistym, więc komunikacja stała się kluczem, a zapotrzebowanie użytkowników na ujednolicony protokół komunikacyjny i sieć jest coraz pilniejsze. Z drugiej strony szybki rozwój Intranetu/Internetu i innych technologii informacyjnych wymaga od przedsiębiorstw realizacji kompleksowej bezproblemowej integracji informacji od poziomu kontroli terenowej do poziomu zarządzania oraz zapewnienia otwartej infrastruktury. Jeśli chodzi o niepewność i wydajność sieci Ethernet w czasie rzeczywistym, jest słaba, zastosowano inteligentny koncentrator, aktywną funkcję przełączania, wprowadzenie priorytetu i okablowanie dupleksowe i tak dalej, w zasadzie rozwiązane. Zwiększając szybkość transmisji danych, starannie dobierając topologię sieci i ograniczając obciążenie sieci, można zminimalizować prawdopodobieństwo kolizji danych.
Istnieje również wiele organizacji międzynarodowych, które pracują nad przejęciem kontroli nad Ethernetem. Ten standard umożliwi sieci zobaczenie „obiektów”.
Wbudowany sieciowy system sterowania ruchem (NCS) Sterowanie ruchem (serwo) polega na sterowaniu i zarządzaniu położeniem i prędkością ruchomych części mechanicznych w czasie rzeczywistym, tak aby mogły one poruszać się zgodnie z oczekiwaną trajektorią i określonymi parametrami ruchu. System sterowania ruchem o otwartej strukturze jest rodzajem modułowego, rekonfigurowalnego, rozszerzalnego systemu sprzętowego i programowego.
Powyższy rysunek przedstawia architekturę wbudowanego kontrolera ruchu. Na rysunku widać, że sterownik ruchu podzielony jest na dwie główne części: moduł komunikacji sieciowej oraz moduł sterowania ruchem. Sieciowy moduł komunikacyjny łączy się bezpośrednio z Internetem i otrzymuje polecenia sterujące z konsoli zgodnie z wcześniej ustalonym protokołem komunikacyjnym, a następnie przekazuje polecenia do modułu sterowania ruchem. Moduł sterowania ruchem jest bezpośrednio połączony ze sterownikiem silnika. Po przeanalizowaniu i ocenie polecenia odpowiedni sygnał sterujący silnika jest wysyłany do silnika. Ponadto wynik wykonania polecenia jest również zwracany do modułu komunikacji sieciowej, który następnie wraca do konsoli przez sieć.
Główne cechy wbudowanego kontrolera ruchu:
1. Rozszerzenie osi ruchu Płytka rozszerzająca służy do rozszerzenia osi ruchu w sterowniku. Wiele sterowników można połączyć w sieć za pomocą sieci światłowodowej, aby sterować większą liczbą osi. Wał krokowy (impuls plus kierunek) i wał serwo (instrukcja analogowa plus sprzężenie zwrotne położenia) mogą być konfiguracją mieszaną.
2. Cyfrowe rozszerzenie wejść i wyjść
3. Rozszerzenie wejść i wyjść analogowych
4. Rozszerzenie interfejsu sprzężenia zwrotnego położenia (A/B/Z, SSI, SIN/COS)
5. Rozszerzenie interfejsu Fieldbus: CAN, SERCOS, EtherNet, ProfiBus, DeviceNet, ModBUS, HostLink itp.
„Urządzenia polowe z wbudowanym Ethernetem i wbudowanymi serwerami internetowymi wkrótce staną się rzeczywistością”, przewiduje Horst Kohlbert, menedżer produktu sieciowego w firmie Siemens Energy & Automation, sugerując, że Ethernet przemysłowy wkrótce wejdzie na poziom sterowania terenowego.
Ethernet jest najlepszym rozwiązaniem do sterowania siecią w przyszłości i stanie się dominującą magistralą polową, ale technologia ta nie zniknie łatwo z istniejącego rynku, a różne sieci polowe mogą uczyć się od siebie nawzajem, aby dalej ulepszać. Wszystkie rodzaje magistral polowych mają określone ukierunkowanie techniczne i komplementarność obszarów zastosowań, bardziej autorytatywne w pewnym aspekcie. Współistnienie wielu magistrali polowych nie sprzyja inwestycjom użytkowników i producentów. Duża liczba norm autobusowych oznacza brak norm. Kwitnący i kwitnący rozwój technologii Fieldbus.
System sterowania siecią wymaga, aby magistrala polowa używana w polu sterowania była cyfrową siecią połączeń o wysokiej wydajności sieci, która ma interoperacyjność i otwartość. Cyfrowe połączenie jest podstawową cechą sieci. Interoperacyjność wymaga przyjęcia jednolitych standardów i protokołów. Otwartość oznacza, że technologia jest otwarta i szeroko stosowana. Teraz jest już przesądzone, że współistnieje wiele standardów magistrali polowych.
Różne firmy we własnym interesie kontrolują rozwój standardów, przez co magistrala komunikacyjna nie jest powszechnie stosowana. Obecnie technologia Ethernet jest najbardziej zgodna z charakterystyką sieciowego systemu sterowania technologią fieldbus, dlatego wiele firm wprowadziło Ethernet do przemysłowej sieci sterującej.
Niemiecki system Automation firmy Jetter AG, izraelski MAESTRO firmy ELMO, innowacyjny pomysł brytyjskiej firmy TRIO, oparty na rozproszonym inteligentnym systemie sterowania 100Mb/s Ethernet, zadeklarował, że pogląd „kontrolerem jest sieć”.
1. Skorzystaj z rozszerzenia brytyjskiego kontrolera TRIO
2. Rozszerz o izraelski kontroler MAESTRO
Jego cechy to:
(1) Struktura podobna do Internetu, transmisja danych w czasie rzeczywistym nie wymaga programowania, nie trzeba brać pod uwagę hierarchii sieci;
(2) Dla użytkowników istnieje tylko jeden zestaw danych i jeden program, a wszystkie dane muszą być wyrażone tylko raz w sieci. Zarówno programy, jak i dane mogą być ponownie wykorzystane, a sieć pełni rolę prawdziwego serwera;
(3) Istnieje tylko jedna magistrala Ethernet do bezpośredniej komunikacji z czujnika do zarządzania fabryką;
(4) Można go podłączyć do Internetu, aby zrealizować globalną sieć całej fabryki;
(5) Ethernet to nie tylko magistrala systemowa łącząca różne inteligentne moduły, ale także magistrala polowa łącząca urządzenia polowe. Nie ma tu różnicy między komunikacją wewnętrzną i zewnętrzną. W każdym sterowniku zintegrowana jest technologia koncentratora, a komunikacja wewnętrzna jest oddzielona od komunikacji zewnętrznej poprzez alokację przestrzeni adresowej.
W 1998 roku firma Foxboro z powodzeniem wykorzystała wejścia/wyjścia Ethernet ze swojego systemu automatyki Micro-I/A w zakładzie chloro-alkalicznym firmy Bayer AG. Ethernet integruje wszystkie urządzenia terenowe, sterowniki i stacje robocze PC w wysoce niezawodną, tanią sieć informacji sterującej w czasie rzeczywistym.
Przemysłowa sieć Ethernet może być protokołem Profibus, Devicnet, modbus, controlnet, canopen do TCP/IP, stosowaniem różnych protokołów w tej samej sieci i pozwalać im i temu samemu hostowi w tym samym czasie dialog, ale tak nie jest naprawdę nie rozwiązują problemu uniwersalnych standardów.
