Все большее число промышленных систем управления используют полевые шины для управления большим количеством датчиков и исполнительных устройств. Электроприводы, являющиеся ключевыми исполнительными механизмами в процессах управления жидкостями, широко используются в промышленных приложениях. Наиболее часто используемые системы шин для электроприводов включают Modbus, CAN, Profibus, DeviceNet, Foundation Fieldbus, HART и Ethernet.

Общие системы шин для электрических приводов:

  • Modbus

  • CAN

  • Profibus

  • DeviceNet

  • Foundation Fieldbus (FF)

  • HART

  • Ethernet

Modbus

По сравнению с другими технологиями полевых шин, Modbus прост, но многофункционален. Она предоставляет все услуги, необходимые для автоматизации производства, такие как обмен простой двоичной информацией, аналоговыми значениями, параметрами устройств или диагностическими данными.

Для автоматизации производства и таких устройств, как Profibus, обычно используется простой и надежный физический уровень RS-485. На основе этого физического уровня Modbus поддерживает различные форматы сообщений, такие как Modbus RTU или Modbus ASCII. Использование версии Modbus TCP/IP на базе Ethernet позволяет осуществлять вертикальную интеграцию с системами автоматизации хоста.

Особенности:

  • Простой протокол

  • Подходит для простых сред промышленной автоматизации
    www.modbus.org

CAN (сеть контроллеров)

CAN - это протокол последовательной связи, стандартизированный ISO и впервые предложенный компанией Bosch в 1986 году. Он широко используется в автомобильной электронике, промышленной автоматизации, судостроении, медицинских приборах и промышленном оборудовании.

CAN имеет два стандартизированных протокола: ISO11898 для высокоскоростной связи (125 Кбит/с - 1 Мбит/с) и ISO11519-2 для низкоскоростной связи (менее 125 Кбит/с). CAN отличается высокой надежностью и поддерживает управление несколькими ведущими устройствами, высокую скорость передачи данных и гибкое добавление узлов.

Особенности:

  • Управление мультимастером

  • Высокая скорость передачи данных

  • Гибкое добавление узлов

Profibus

PROFIBUS - это международный, открытый и независимый от устройств стандарт полевой шины. Скорость передачи данных в нем варьируется от 9,6 кбод до 12 Мбод. PROFIBUS широко используется в автоматизации производства, автоматизации технологических процессов и автоматизации зданий.

PROFIBUS состоит из трех совместимых частей:

  • PROFIBUS-DP (Decentralized Periphery) для связи между системами управления на уровне устройств и распределенного ввода-вывода.

  • PROFIBUS-PA (Автоматизация процессов) для подключения датчиков и исполнительных механизмов на одной шине, с соблюдением стандартов искробезопасности.

  • PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification) для мониторинга на уровне цеха с использованием мультимастерной сети в режиме реального времени.

Особенности:

  • Открытая архитектура

  • Надежность

  • Гибкость

  • Производительность в реальном времени

DeviceNet

DeviceNet - это недорогая коммуникационная шина, соединяющая такие промышленные устройства, как концевые выключатели, датчики, клапаны, пускатели двигателей и другие, что позволяет избежать дорогостоящих затрат на прокладку жестких кабелей. Она улучшает связь между устройствами и обеспечивает значительные диагностические функции на уровне устройств, которые трудно реализовать с помощью традиционных интерфейсов ввода/вывода.

DeviceNet основан на протоколе CAN и обеспечивает передачу данных в режиме реального времени. Он поддерживает связь "точка-точка", "несколько ведущих" или "ведущий/ведомый" и может соединять до 64 узлов. Скорость передачи данных составляет 125, 250 и 500 кб/с.

Особенности:

  • Недорогая связь

  • Простое сетевое решение

  • Открытый стандарт для оборудования и программного обеспечения

  • Диагностические возможности

Foundation Fieldbus (FF)

Foundation Fieldbus специально разработана для автоматизации процессов, а протокол FF H1 предназначен для передачи данных на полевом уровне. FF поддерживает различные топологии и обеспечивает прямую связь между устройствами, если они оснащены планировщиком активного соединения (LAS).

Особенности:

  • Гибкость топологии

  • Поддержка децентрализованного цифрового управления

  • Прямая связь между полевыми устройствами

  • На основе стандартизированных функциональных блоков для ввода/вывода

www.fieldcommgroup.org

HART (высокоадресный дистанционный преобразователь)

HART использует стандартный аналоговый сигнал 4-20 мА для передачи как аналоговых, так и цифровых данных. Связь HART модулирует дополнительный сигнал поверх аналогового сигнала 4-20 мА, что позволяет передавать одновременно цифровой и аналоговый сигналы.

Он поддерживает принцип "ведущий/ведомый" и часто используется для связи "точка-точка".

Особенности:

  • Использует существующую инфраструктуру 4-20 мА

  • Цифровая связь для дополнительных параметров и диагностики

  • Поддерживается широким спектром устройств
    www.fieldcommgroup.org

Ethernet

Сегодня классический Ethernet стал ведущим стандартом сетей передачи данных в офисных средах. Под "промышленным Ethernet" понимается усовершенствованный Ethernet, который может использоваться в средах промышленной автоматизации.

Особенности:

  • Передача данных в реальном времени и ИТ по общим носителям

  • Практически неограниченное количество участников и расширение сети

  • Масштабируемая и гибкая топология

  • Высокоскоростная передача данных, даже при больших объемах данных

  • Простая интеграция с сетевыми серверами и интерфейсами IoT (например, OPC UA)

Протоколы Industrial Ethernet, такие как Profinet, Ethernet/IP и Modbus TCP, интегрируются непосредственно в системы DCS и обеспечивают надежную связь и легкий доступ к устройствам полевого уровня.