Всё большее число промышленных систем управления используют полевые шины для управления всё большим количеством датчиков и исполнительных механизмов. Электрические исполнительные механизмы, являясь ключевыми исполнительными механизмами в процессах управления потоками жидкости, широко применяются в промышленности. Наиболее часто используемые шинные системы для электрических исполнительных механизмов включают Modbus, CAN, Profibus, DeviceNet, Foundation Fieldbus, HART и Ethernet.

Общие шинные системы для электрических приводов:

  • Модбус

  • МОЖЕТ

  • Профибус

  • DeviceNet

  • Foundation Fieldbus (FF)

  • ХАРТ

  • ЭН

Модбус

По сравнению с другими технологиями полевых шин, Modbus прост, но многофункционален. Он 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 телеграмм, такие как Modbus RTU или Modbus ASCII. Использование версии Modbus TCP/IP на основе Ethernet позволяет осуществлять вертикальную интеграцию с основными системами автоматизации.

Функции:

  • Простой протокол

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

CAN (Controller Area Network)

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

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

Функции:

  • Многомастерное управление

  • Высокая скорость передачи

  • Гибкое добавление узлов

Профибус

PROFIBUS — это международный, открытый и независимый от устройств стандарт полевой шины. Скорость передачи данных 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:

  • ПРОФИБУС-ДП (Децентрализованная периферия) для связи между системами управления на уровне устройств и распределенными устройствами ввода-вывода.

  • ПРОФИБУС-ПА (Автоматизация технологических процессов) для подключения датчиков и исполнительных механизмов к одной шине, с соблюдением стандартов искробезопасности.

  • PROFIBUS-FMS (Спецификация сообщений Fieldbus) для мониторинга на уровне цеха с многомастерной сетью в реальном времени.

Функции:

  • Открытая архитектура

  • Надежность

  • Гибкость

  • Производительность в реальном времени

DeviceNet

DeviceNet — это недорогая коммуникационная шина, соединяющая промышленные устройства, такие как концевые выключатели, датчики, клапаны, пусковые устройства двигателей и многое другое, что позволяет избежать дорогостоящей проводной связи. Она улучшает связь между устройствами и предоставляет важные функции диагностики на уровне устройств, которые трудно реализовать с помощью традиционных интерфейсов ввода-вывода.

DeviceNet основан на протоколе CAN и обеспечивает передачу данных в реальном времени. Он поддерживает связь «точка-точка», «многомастер» или «ведущий/ведомый» и может подключать до 64 узлов. Скорость передачи данных составляет 125 кбит/с, 250 кбит/с и 500 кбит/с.

Функции:

  • Недорогая связь

  • Простое сетевое решение

  • Открытый стандарт для аппаратного и программного обеспечения.

  • Диагностические возможности

Foundation Fieldbus (FF)

Foundation Fieldbus специально разработан для автоматизации производственных процессов, используя протокол FF H1 для передачи данных на уровне поля. FF поддерживает различные топологии и обеспечивает прямую связь между устройствами при наличии активного планировщика каналов (LAS).

Функции:

  • Гибкость в топологии

  • Поддерживает децентрализованное цифровое управление.

  • Прямая связь между полевыми устройствами

  • Основано на стандартизированных функциональных блоках для ввода/вывода.

www.fieldcommgroup.org

HART (Highway Addressable Remote Transducer)

HART использует стандартный аналоговый сигнал 4-20 мА для передачи как аналоговых, так и цифровых данных. В связи HART дополнительный сигнал модулируется поверх аналогового сигнала 4-20 мА, что позволяет одновременно передавать как цифровые, так и аналоговые сигналы.

Она поддерживает принцип "ведущий/ведомый" и часто используется в системах связи "точка-точка".

Функции:

  • Использует существующую инфраструктуру 4-20 мА

  • Цифровая связь для дополнительных параметров и диагностики.

  • Поддерживается широким спектром устройств
    www.fieldcommgroup.org

ЭН

Сегодня классический Ethernet стал ведущим стандартом передачи данных в офисных условиях. «Промышленный Ethernet» — это улучшенный Ethernet, который может использоваться в системах промышленной автоматизации.

Функции:

  • Передача данных в режиме реального времени и ИТ-данные по общим каналам связи.

  • Практически неограниченное количество участников и расширение сети.

  • Масштабируемая и гибкая топология

  • Высокоскоростная передача данных, даже для больших объемов данных.

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

Промышленные протоколы Ethernet, такие как Profinet, Ethernet/IP и Modbus TCP, интегрированы непосредственно в системы DCS и обеспечивают надежную связь и легкий доступ к устройствам на местах.