1. 關于INTERBUS 總線
菲尼克斯電氣一直致力于中國自動化事業的發展。作為現場總線、PC-Based、工業以太網技術的先導,菲尼克斯率先提出了FIELDBUS+ETHERNET這一新型自動化方案,構造了完善的工業企業管理控制網絡。
上個世紀末以來,隨著通訊技術、計算機技術網絡技術的飛速發展,工業自動化領域發生了深刻變革。德國Phoenix Contact公司努力投身于這一時代浪潮,在現場總線技術、PC-Based技術、工業以太網技術這自動化界三大重要革新中引領著世界的步伐。
作為現場總線的鼻祖,來自德國的Phoenix Contact公司的INTERBUS現場總線誕生于1986年,采用非常獨特的集總幀傳輸協議,有效數據傳輸率高達52%,具備強大的故障診斷功能;采用雙絞線無中繼器傳輸距離長達12.8公里;;單主站可連接最多達255個從站;掃描4096 I/O點的時間僅為7.8毫秒(500Kbps)。以其技術的先進性、開放性、成熟性廣泛適用于汽車、機器、物流設備、卷煙設備等各種制造業領域中。在全球有3000多個總線設備生產廠家,安裝節點超過400萬個,現已成為眾多廠家首選的自動化系統之一。INTERBUS現場總線是國際標準IEC 61158、歐洲標準EN-50254、德國標準DIN-19258和中國機械工業標準JB 10308-8所規定的標準現場總線。
今天,作為現場總線、PC-Based、工業以太網技術的先導,菲尼克斯又率先提出了FIELDBUS+ETHERNET這一新型自動化方案,構造了完善的工業企業管理控制網絡,致力于中國自動化事業的發展。隨著現場總線技術的出現和發展,各種現場總線的市場競爭日趨激烈,在IEC61158國際標準中,八種總線(FF的H1、FF-HSE、Profibus、INTERBUS、P-NET、WorldFIP、 ControlNet、SwiftNet)均列入國際標準,形成多種總線共同競爭的局面。
INTERBUS作為IEC61158標準之一,廣泛地應用于制造業、機器加工等行業中,用于從傳感器/執行器到計算機控制站的信號連接,是一種開放的串行總線系統。INTERBUS總線協議于1984年推出,其主要技術開發者為德國的Phoenix Contact公司,1986年開始在汽車制造中成功使用后,很快在各種行業中得到大量的使用,目前全球使用量達750萬節點。
1.1 INTERBUS總線結構
INTERBUS總線包括遠程總線網絡和本地總線網絡,兩種網絡傳送相同的信號但電平不同。遠程總線網絡用于遠距離數據傳送,采用RS-485傳輸,遠程網絡采用全雙工方式進行通訊,通訊速率為500k/s。本地總線網絡連接到遠程網絡上,網絡上的總線終端BT(BUS Terminal)上的BK模塊負責將遠程網絡數據轉換為本地網絡數據。
INTERBUS總線上的主要設備有總線終端BT(BUS Terminal)上的BK模塊、I/O模塊和安裝在PC或PLC等上位主設備中的總線控制板。總線控制板是INTERBUS總線上的主設備,用于實現協議的控制、錯誤的診斷、組態的存儲等功能。I/O模塊實現在總線控制板和傳感器/執行器之間的接收和數據傳輸,可處理的數據類型包括機械制造和流程工業的所有標準信號。
1.2 INTERBUS總線的協議特點
(1)物理層
結構:硬件數據環,所有設備在組態時自動編址 。
距離:分布式,最長距離可達12.8km,系統安裝費用低 。
傳輸介質:雙絞線、光纜、紅外線等,網絡可在各種工業環境聯接,并可混合使用 。
(2)數據鏈路層
協議傳輸:全雙工、集總幀(summation-frame)結構 ,網絡上的所有I/O可同時更新數據 。
協議仲裁:無仲裁,數據可無干擾地連續傳送 。
數據吞吐量:在7.8ms內可讀寫4096個數據,I/O數據更新時間比解決應用邏輯需要的時間快數倍 。
錯誤校驗:每次網絡聯接都進行CRC校驗,傳輸數據更可靠、正確 。
(3)應用層
診斷:可實現網絡故障定位,實現更多的正常工作時間,減少維護費用,提高可靠性 。
協議的適應性:支持高速的數字量、模擬量和client-sever信息的傳輸,可適應絕大多數的控制要求 。
I/O的擴展性:可聯接254個遠程站點,4096個I/O 有更好的系統適應性 。
(4)連通性
開放性:1000多家廠商提供2500多種兼容設備, 可供選擇的供應商多,能為系統提供最優的配置 。
標準 :DIN19258 EN50254 IEC61158 ,系統標準統一
(5)數據傳輸
INTERBUS的數據傳輸類似于一個遠程距離移位寄存器,數據從總線控制板的數據寄存器移出,經過網絡上的BK模塊和I/O模塊,又移入總線控制板的寄存器。也就是說,數據從總線控制板上的數據寄存器的移進移出是同時進行的(全雙工模式)。INTERBUS數據是完全幀傳送的。兩種幀類型:ID周期幀和數據周期幀。ID周期幀在INTERBUS總線系統初始化時須讀取,以產生過程映像。在ID周期幀成功執行后,INTERBUS總線設備內部切換到數據寄存器,只執行數據幀,以實現數據的傳輸。
INTERBUS作為一種基于現場的總線系統,在I/O網絡中有十分快的通訊速度:254個I/O時,距離12.8km時為15ms,300m時為3ms。在信息管理層,INTERBUS通過以太網實現互聯,I/O層(I/O level)、現場層(field level)、控制層(control level)使用INTERBUS系統,上層管理層(management level)通過以太網相連接并和internet相聯,從而用戶可通過PC機撥號上網,對遠方的INTERBUS網絡的設備進行操作并獲取設備的數據信息。
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