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現場總線是指安裝在現場設備與控制室內的控制設備之間的數字式、串行、多點通信的數據總線。它是一種工業數據總線,是自動化領域中底層數據通信網絡。 現場總線的出現使自動化控制系統步入了信息化、網絡化的時代,為自動化應用開拓了更為廣闊的領域:一對雙絞線上可掛接多個控制設備, 不僅節省了安裝費用、節省維護開銷,同時還提高了系統的可靠性。但同時網絡通信中數據包的傳輸延遲、通信系統的瞬時錯誤和數據包丟失、發送與到達次序的不一致等故障則會破壞傳統控制系統原本具有的確定性,使得控制系統的分析與綜合變得更復雜,從而影響到控制系統的性能。因此,現場總線應用的基礎是通訊穩定。 一、現場總線的概念 1. PROFIBUS現場總線的介紹 PROFIBUS是符合德國標準(DIN19245)和歐洲標準(EN50170)的現場總線標準。分為PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS(現已經不再應用)、PROFIBUS-PA三種行規。其中DP為分布式外設間高速數據傳輸,主要應用于制造業自動化領域;PA應用于過程自動化行業,符合IEC1158-2標準。 PROFIBUS本質為RS485通信,支持多個設備間的數據交換,例如典型的主-從系統以及多主多從混合系統等數據交換。PROFIBUS總線的傳輸速率為9.6Kbit/s至12Mbit/s,最大傳輸距離在9.6Kbit/s下為1200m,在1.5Mbit/s為200m,12Mbit/s時為100m,可采用中繼器延長至10km,傳輸介質為雙絞線或者光纜,最多可掛接127個站點。 2. PROFINET現場總線的介紹 PROFINET是由PROFIBUS國際組織(PROFIBUS International,PI)推出的新一代基于工業以太網技術的自動化總線標準。作為一項戰略性的技術創新,PROFINET為自動化通信領域提供了一個完整的網絡解決方案,覆蓋了實時以太網、運動控制、分布式自動化、故障安全以及網絡安全等自動化領域的新興領域。并且,作為開放的標準,可以完全兼容工業以太網和現有的現場總線(如PROFIBUS)技術,即利用了現有的以太網最新的IT技術,又最大限度的兼容了現有的系統和設備。 二、現場總線的接地規范 1. 接地和等勢連接 有效的接地和等勢連接對于提高PROFIBUS/PROFINET網絡的抗干擾性是非常重要的。接地及等勢連接是PROFIBUS/PROFINET正確完成功能的基礎。通訊電纜的屏蔽層的正確接地將有效的降低靜電的干擾。等勢連接則保證了整個網絡都處在一個“地”電位上,從而防止整個網絡中的地電流流過PROFIBUS電纜的屏蔽層。 2. 保護地 保護地是保護人員不受電擊傷害的基礎。同時,也保護了設備或機器不受漏電的損害。 保護接地為故障電流提供了一個回路,將故障電流導向大地,并引起熔斷器熔斷或斷路器跳閘,從而實現設備斷電。保護接地的圖標為:
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