現(xiàn)場(chǎng)總線入門
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我們也會(huì)談到PROFIBUS、基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線和FISCO的不同。實(shí)體上安全的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，安裝冗余的主干線，以及EDDL和FDT比較。
現(xiàn)場(chǎng)是怎么工作的？
在模擬控制系統(tǒng)中，設(shè)備生成4－20mA的輸出信號(hào)，通過(guò)雙絞線從遠(yuǎn)程分裂蒸餾塔、液體灌和過(guò)程單元一路傳送到控制室、集成架、遠(yuǎn)程I/O集成器或是遠(yuǎn)程終端設(shè)備。相似的，4－20mA的控制信號(hào)從控制室到閥執(zhí)行裝置、泵和其它一些控制設(shè)備。數(shù)百有時(shí)甚至數(shù)千的電纜通過(guò)電纜盤、終端架、配電柜、場(chǎng)地和管道迂回前進(jìn)。
低消耗的有效性、適合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的強(qiáng)大的處理器開(kāi)拓了消除大量的電纜同時(shí)增強(qiáng)了工廠數(shù)據(jù)的有用性的道路。
圖1 傳統(tǒng)的4－20mA的現(xiàn)場(chǎng)布線往往把電線、電纜、終端變的亂糟糟的
圖2 安裝現(xiàn)場(chǎng)總線大大簡(jiǎn)化了布線
不同于使用大量的獨(dú)立電纜，現(xiàn)場(chǎng)總線允許大量設(shè)備只使用一根電纜，叫做主干線（圖2）；每個(gè)設(shè)備作為一個(gè)分支連接到電纜上。當(dāng)然，每個(gè)設(shè)備都會(huì)有連接到主干線的現(xiàn)場(chǎng)總線接口，并運(yùn)行某些軟件來(lái)提供現(xiàn)場(chǎng)總線通訊。
每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線的主干線——無(wú)論是基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線H1還是PROFIBUS PA——是一個(gè)簡(jiǎn)單的雙絞線，傳輸數(shù)字信號(hào)和直流電源，連接32個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備（溫度、流量、水平位置、和壓力傳感器、智能閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等）到DCS或是相似的控制系統(tǒng)。大多數(shù)裝置是雙線總線驅(qū)動(dòng)電流是10mA到20mA，但是，也會(huì)有4線現(xiàn)場(chǎng)總線裝置，通常在需要電流特別高的地方。
在控制系統(tǒng)，一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線主干線開(kāi)始于一個(gè)接口設(shè)備。在一個(gè)FOUNDATION現(xiàn)場(chǎng)總線H1（FF）系統(tǒng)，接口被叫做H1卡；在PROFIBUS PA系統(tǒng)，它是PROFIBUS DP/PA 主干線適配器。在主干線上根據(jù)信號(hào)布線和電能需求方式，F(xiàn)F和PA在以下幾點(diǎn)上是一致的：
● 最小設(shè)備操作電壓9V；
● 最大總線電壓32V；
● 最大總線長(zhǎng)度1900米（屏蔽雙絞線）。
總線所需要的直流電源通常是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線供電，或是直流電壓調(diào)節(jié)器短路時(shí)所引起的高頻信號(hào)。典型的功率調(diào)節(jié)器可以在350mA到500mA之間有效，通常會(huì)在主干線－主干線之間防止干擾。對(duì)于PA，主干線適配器通常協(xié)調(diào)電源調(diào)節(jié)器的因素。在FF主干線電源調(diào)節(jié)器從H1接口卡上分離出來(lái)，通常被安裝在多余的雙絞線上，用來(lái)改善整體的可靠性。圖3顯示了典型的現(xiàn)場(chǎng)總線的主干線。
計(jì)算一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線的主干線上可以安裝多少個(gè)設(shè)備時(shí)，用戶必須把每臺(tái)設(shè)備所需要的最大電流、主干線長(zhǎng)度（因?yàn)殡妷簳?huì)在電纜傳輸過(guò)程中衰減）、和其它因素考慮進(jìn)去。這個(gè)計(jì)算是簡(jiǎn)單的歐姆定律的問(wèn)題，目的在于當(dāng)把所有的電壓衰減因素考慮進(jìn)去之后，顯示最少9V可以傳輸?shù)街鞲删€的終端。例如，每個(gè)需要320mA的設(shè)備以驅(qū)動(dòng)20mA驅(qū)動(dòng)16個(gè)設(shè)備，所以如果主干線是基于18AWG的電纜，并用25V的電源協(xié)調(diào)器供電，如果保證傳到終端的電壓為9V，則最大的電纜長(zhǎng)度是1000米。注意，許多用戶在9V之上指定了一個(gè)最小的操作電壓，來(lái)允許意外的電流負(fù)載，以及未來(lái)的附加設(shè)備。
圖3 一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線主干線開(kāi)始于H1接口卡，基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的一個(gè)電源，或是PROFIBUS 主干線適配器。在一個(gè)主干線可以支持32個(gè)設(shè)備。方框中顯示“T”的代表終端。
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