鎮(zhèn)江西門子觸摸屏代理商

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PROFIBUS-DP是應用較廣的現(xiàn)場總線，網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的故障診斷比集中式控制系統(tǒng)難得多。S7-300/400提供了多種多樣的故障診斷和故障顯示的方法，供用戶檢查和定位網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的故障。我在6月13的日志中介紹了用STEP 7診斷網(wǎng)絡故障的方法。今后將陸續(xù)介紹其他網(wǎng)絡故障診斷和顯示的方法。     
   CPU、DP從站和信號模塊上的LED（發(fā)光二極管）提供了定位故障的基本信息。這種診斷方法簡單、方便、直觀，但是某些LED給出的故障信號可能很籠統(tǒng)，需要進一步使用其他診斷方法，例如用STEP 7的快速視圖、診斷視圖和模塊信息進行診斷，才能獲得具體、準確的診斷信息。如果控制系統(tǒng)的分布范圍很寬，查看所有設備的LED也很費時費事。
    下面重點介紹與S7-300的故障診斷有關的LED：
    1）SF（系統(tǒng)錯誤/故障，紅色）：在CPU有硬件故障或軟件錯誤時亮?？赡艿墓收习ㄓ布收?、固件故障、存儲卡故障、外部I/*、上電時電池有故障或沒有后備電池、編程錯誤、參數(shù)設置錯誤、計算錯誤和時間錯誤等。
     2）BF（總線錯誤，紅色）LED常亮：總線故障(硬件故障)，DP接口故障，多DP主站模式下不同的傳輸速率，DP接口（設置為從站/主站）被激活時總線短路。應檢查總線電纜有無短路或斷路，查看診斷信息，改正原有的組態(tài)。
     3）BF LED閃爍，CPU作DP主站?？赡艿脑颍哼B接的站有故障、無法訪問至少一個已組態(tài)的從站、錯誤的項目組態(tài)。應檢查總線電纜是否已連接到CPU，總線是否斷開。CPU啟動時如果LED不停止閃爍，應檢查DP從站，或查看DP從站的診斷數(shù)據(jù)。
    4）BF LED閃爍，CPU是活動的DP從站?？赡艿脑颍撼^了響應監(jiān)視時間、DP通信中斷、錯誤的PROFIBUS地址和錯誤的項目組態(tài)。應檢查CPU、確認總線連接器是否安裝正確、檢查連接DP主站的總線電纜是否斷路，檢查組態(tài)數(shù)據(jù)和參數(shù)。
    5）BF2/BF3 LED常亮：PROFINET接口故障。不能通信，例如，作為IO控制器的CPU與交換機或子網(wǎng)的連接斷開、傳輸速率錯誤、未設置全雙工模式。
    6）BF2/BF3 LED閃爍：PROFINET接口連接的I/O設備有故障，至少一個已分配的I/O設備無法尋址，項目組態(tài)錯誤。
     S7-400 CPU的系統(tǒng)故障分為INTF（內部故障）和EXTF（外部故障）LED。每個DP接口有一個總線故障LED。
    可以在《CPU 31xC 和CPU 31x安裝操作手冊》和《S7-400 CPU規(guī)格設備手冊》中查閱用LED診斷故障的詳細信息，包括單個LED常亮或閃爍、多個LED狀態(tài)的組合對應的故障信息。

說起現(xiàn)場總線，這項技術不能說是這兩年自控領域討論較廣的話題，但也能算得上自控廠商相互角逐爭奪市場一項技術。從siemens早在10年前推廣的profibus到近年來profinet，再到emerson推廣的FF以及rockwell的推廣的devicenet和ethernet/ip，其實自動化廠商心里很清楚，誰掌握了現(xiàn)場總線，誰就掌握了標準，誰掌握了標準，誰就掌握了市場誰就是技術*。那現(xiàn)場總線到底是什么，對于自動化技術人員又能帶來什么呢？

現(xiàn)場總線，主要是由物理通訊形式+通訊協(xié)議+網(wǎng)絡調度機制這三部分組成。

物理通訊形式，我想大家理解起來不會很難，其實就是RS485、RS232、RS422、TCP/IP這幾種物理通訊形式。將來可能會出現(xiàn)無線，但是現(xiàn)在無線技術的通訊穩(wěn)定性和行業(yè)和國家還沒有形成一些規(guī)范，所以未來幾年也不會大量使用無線作為現(xiàn)場總線。

通訊協(xié)議，通訊協(xié)議對于自控人來說并不陌生，但是很少有人深刻理解和掌握，現(xiàn)場總線的協(xié)議，主要是每個現(xiàn)場總線站點需要通訊數(shù)據(jù)以何種形式通過通訊形式傳輸。

網(wǎng)絡調度機制，大家可能覺得通訊協(xié)議和網(wǎng)絡調度機制是不是一回事，其實他并不是一回事，這是現(xiàn)場通訊特點，普通總線只是關鍵通訊數(shù)據(jù)，而現(xiàn)場總線要支持帶有時間標簽和優(yōu)先級，也就是這個調度機制主要是保證通訊數(shù)據(jù)的實時性和及時性。

在這里不妨舉個例子：現(xiàn)場總線等同于生活中交通系統(tǒng)

通訊形式=交通上水陸空

通訊協(xié)議=交通上的交通規(guī)則

網(wǎng)絡調度=交通上指揮系統(tǒng)

生活中人們不論何種方式出行，都不會離開水陸空這三種形式，而不論作何種交通工具，都是要遵守交通規(guī)則。只有遵守交通規(guī)則才能正常行駛并到達地點，而的工作就要解決在正常運行當中一些由于干擾造成的交通擁堵，主要是來解決擁堵，并保證關鍵道路的通行，并有效地實施了交通上的優(yōu)先級。

我想經(jīng)過這樣的介紹，大家應該對于現(xiàn)場總線有一個梗概性的了解。那對于自控人員現(xiàn)場總線又能給我們帶來什么呢？可能大家對于這個技術還沒有“山雨欲來風滿樓”的感覺，現(xiàn)場總線技術確實改變了傳統(tǒng)總線控制思維，常規(guī)的總線控制都是由一個主控CPU通過總線把子站數(shù)據(jù)拿過來進行計算，，然后根據(jù)結果再通過總線把控制要求下發(fā)給另一子站，這樣其實就是浪費總線帶寬的資源，通過現(xiàn)場總線技術，可以把控制分散到各個子站，而每個子站有時數(shù)據(jù)采集的終端和執(zhí)行者，這樣可以有效地減輕*CPU的負擔，并且改變常規(guī)的控制模式，以前很多人都說現(xiàn)場總線可以節(jié)省大量布線成本，其實線纜成本是有一些但絕不是現(xiàn)場總線技術為之存在的理由，它是一種改變常規(guī)控制的革新式技術，它把控制的核心通過總線技術下放到各個站點，在總線上的各個通訊站點，不再是數(shù)據(jù)采集和控制執(zhí)行的終端，而是具有控制邏輯的大腦。

 現(xiàn)場總線（Fieldbus）是80年代末、90年代初上發(fā)展形成的，用于過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領域的現(xiàn)場智能設備互連通訊網(wǎng)絡。它作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡的基礎，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場及控制設備之間及其與更高控制管理層次之間的。它不僅是一個基層網(wǎng)絡，而且還是一種開放式、新型全分布控制系統(tǒng)。這項以智能傳感、控制、計算機、數(shù)字通訊等技術為主要內容的綜合技術，已經(jīng)受到世界范圍的關注，成為自動化技術發(fā)展的熱點，并將導致自動化系統(tǒng)結構與設備的深刻變革。上許多實力、有影響的公司都先后在不同程度上進行了現(xiàn)場總線技術與產(chǎn)品的開發(fā)。現(xiàn)場總線設備的工作環(huán)境處于過程設備的底層，作為工廠設備級基礎通訊網(wǎng)絡，要求具有協(xié)議簡單、容錯能力強、安全性好、成本低的特點 。
    具有一定的時間確定性和較高的實時性要求,還具有網(wǎng)絡負載穩(wěn)定，多數(shù)為短幀傳送、信息交換頻繁等特點。由于上述特點，現(xiàn)場總線系統(tǒng)從網(wǎng)絡結構到通訊技術，都具有不同上層高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的特色。 
    一般把現(xiàn)場總線系統(tǒng)稱為第五代控制系統(tǒng)，也稱作FCS——現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。人們一般把50年代前的氣動信號控制系統(tǒng)PCS稱作*代，把4～20mA等電動模擬信號控制系統(tǒng)稱為第二代，把數(shù)字計算機集中式控制系統(tǒng)稱為第三代，而把70年代中期以來的集散式分布控制系統(tǒng)DCS稱作第四代。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS作為新一代控制系統(tǒng)，一方面，突破了DCS系統(tǒng)采用通信網(wǎng)絡的局限，采用了基于公開化、標準化的解決方案，克服了封閉系統(tǒng)所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中與分散相結合的集散系統(tǒng)結構，變成了新型全分布式結構，把控制功能*下放到現(xiàn)場?？梢哉f，開放性、分散性與數(shù)字通訊是現(xiàn)場總線系統(tǒng)較顯著的特征。 
    現(xiàn)場總線技術在歷經(jīng)了群雄并起，分散割據(jù)的初始階段后，盡管已有一定范圍的磋商合并，但至今尚未形成完整統(tǒng)一的標準。其中有較強實力和影響的有:FoudationFieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它們具有各自的特色，在不同應用領域形成了自己的優(yōu)勢。本文將在簡要描述現(xiàn)場總線技術特點的基礎，緊扣系統(tǒng)的可靠性、實用性等，介紹現(xiàn)場總線網(wǎng)絡結構、體系結構等關鍵技術及目前較為流行的幾種有實力的現(xiàn)場總線技術的現(xiàn)狀，后闡述現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢與技術展望。 
    
    一、現(xiàn)場總線的技術特點 
    1、系統(tǒng)的開放性。開放系統(tǒng)是指通信協(xié)議公開，各不同廠家的設備之間可進行互連并實現(xiàn)信息交換，現(xiàn)場總線*就是要致力于建立統(tǒng)一的工廠底層網(wǎng)絡的開放系統(tǒng)。這里的開放是指對相關標準的*、公開性，強調對標準的共識與遵從。一個開放系統(tǒng)，它可以與任何遵守相同標準的其它設備或系統(tǒng)相連。一個具有總線功能的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡系統(tǒng)必須是開放的，開放系統(tǒng)把系統(tǒng)集成的權利交給了用戶。用戶可按自己的需要和對象把來自不同供應商的產(chǎn)品組成大小隨意的系統(tǒng)。 
    
    2、互可操作性與互用性，這里的互可操作性，是指實現(xiàn)互連設備間、系統(tǒng)間的信息傳送與溝通，可實行點對點，一點對多點的數(shù)字通信。而互用性則意味著不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設備可進行互換而實現(xiàn)互用。 
    
    3、現(xiàn)場設備的智能化與功能自治性。它將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場設備中完成，僅靠現(xiàn)場設備即可完成自動控制的基本功能，并可隨時診斷設備的運行狀態(tài)。 
    
    4、系統(tǒng)結構的高度分散性。由于現(xiàn)場設備本身已可完成自動控制的基本功能，使得現(xiàn)場總線已構成一種新的全分布式控制系統(tǒng)的體系結構。從根本上改變了現(xiàn)有DCS集中與分散相結合的集散控制系統(tǒng)體系，簡化了系統(tǒng)結構，提高了可靠性。 
    
    5、對現(xiàn)場環(huán)境的適應性。工作在現(xiàn)場設備前端，作為工廠網(wǎng)絡底層的現(xiàn)場總線，是專為在現(xiàn)場環(huán)境工作而設計的，它可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等，具有較強的抗*力，能采用兩線制實現(xiàn)送電與通信，并可滿足本質安全防爆要求等。 
    
    二、現(xiàn)場總線的優(yōu)點 
    由于現(xiàn)場總線的以上特點，特別是現(xiàn)場總線系統(tǒng)結構的簡化，使控制系統(tǒng)的設計、安裝、投運到正常生產(chǎn)運行及其檢修維護，都體現(xiàn)出*性。 
    1、節(jié)省硬件數(shù)量與投資。由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)中分散在設備前端的智能設備能直接執(zhí)行多種傳感、控制、報警和計算功能，因而可減少變送器的數(shù)量，不再需要單獨的控制器、計算單元等，也不再需要DCS系統(tǒng)的信號調理、轉換、隔離技術等功能單元及其復雜接線，還可以用工控PC機作為操作站，從而節(jié)省了一大筆硬件投資，由于控制設備的減少，還可減少控制室的占地面積。 
    
    2、節(jié)省安裝費用?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)的接線十分簡單，由于一對雙絞線或一條電纜上通?？蓲旖佣鄠€設備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少，連線設計與接頭校對的工作量也大大減少。當需要增加現(xiàn)場控制設備時，無需增設新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，既節(jié)省了投資，也減少了設計、安裝的工作量。據(jù)有關典型試驗工程的測算資料，可節(jié)約安裝費用60%以上。 
    
    3、節(jié)省維護開銷。由于現(xiàn)場控制設備具有自診斷與簡單故障處理的能力，并通過數(shù)字通訊將相關的診斷維護信息送往控制室，用戶可以查詢所有設備的運行，診斷維護信息，以便早期分析故障原因并快速排除?？s短了維護停工時間，同時由于系統(tǒng)結構簡化，連線簡單而減少了維護工作量。 
    
    4、用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權。用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設備來集成系統(tǒng)。避免因選擇了某一品牌的產(chǎn)品被“框死”了設備的選擇范圍，不會為系統(tǒng)集成中不兼容的協(xié)議、接口而*莫展，使系統(tǒng)集成過程中的主動權*掌握在用戶手中。 
    
    5、提高了系統(tǒng)的準確性與可靠性。由于現(xiàn)場總線設備的智能化、數(shù)字化，與模擬信號相比，它從根本上提高了測量與控制的準確度，減少了傳送誤差。同時，由于系統(tǒng)的結構簡化，設備與連線減少，現(xiàn)場儀表內部功能加強:減少了信號的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。此外，由于它的設備標準化和功能模塊化，因而還具有設計簡單，易于重構等優(yōu)點。

    三、典型現(xiàn)場總線簡介 
    1、基金會現(xiàn)場總線 
    基金會現(xiàn)場總線，即FoudationFieldbus,簡稱FF，這是在過程自動化領域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的技術。其前身是以美國Fisher-Rousemount公司為首，聯(lián)合Foxboro、橫河、ABB、西門子等80家公司制訂的ISP協(xié)議和以Honeywell公司為首，聯(lián)合歐洲等地的150家公司制訂的WordFIP協(xié)議。屈于用戶的壓力，這兩大集團于1994年9月合并，成立了現(xiàn)場總線基金會，致力于開發(fā)出上統(tǒng)一的現(xiàn)場總線協(xié)議。它以ISO/OSI開放系統(tǒng)互連模型為基礎，取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應用層為FF通信模型的相應層次，并在應用層上增加了用戶層。 
    
    基金會現(xiàn)場總線分低速H1和高速H2兩種通信速率。H1的傳輸速率為 3125Kbps,通信距離可達 1900m (可加中繼器延長),可支持總線供電，支持本質安全防爆環(huán)境。H2的傳輸速率為 1Mbps和 2.5Mbps兩種，其通信距離為750m和500m。物理傳輸介質可支持比絞線、光纜和無線發(fā)射，協(xié)議符合IEC1158-2標準。其物理媒介的傳輸信號采用曼徹斯特編碼，每位發(fā)送數(shù)據(jù)的中心位置或是正跳變，或是負跳變。正跳變代表0，負跳變代表1，從而使串行數(shù)據(jù)位流中具有足夠的定位信息，以保持發(fā)送雙方的時間同步。接收方既可根據(jù)跳變的極性來判斷數(shù)據(jù)的“1”、“0”狀態(tài)，也可根據(jù)數(shù)據(jù)的中心位置精確定位。 
    
    為滿足用戶需要，Honeywell、Ronan等公司已開發(fā)出可完成物理層和部分數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的芯片，許多儀表公司已開發(fā)出符合FF協(xié)議的產(chǎn)品，1總線已通過ａ測試和β測試，完成了由 13個不同廠商提供設備而組成的FF現(xiàn)場總線工廠試驗系統(tǒng)。2總線標準也已經(jīng)形成。 1996年10月，在芝加哥舉行的ISA96展覽會上，由現(xiàn)場總線基金會組織實施，向世界展示了來自40多家廠商的70多種符合FF協(xié)議的產(chǎn)品，并將這些分布在不同樓層展覽大廳不同展臺上的FF展品，用醒目的橙紅色電纜，互連為七段現(xiàn)場總線演示系統(tǒng)，各展臺現(xiàn)場設備之間可實地進行現(xiàn)場互操作，展現(xiàn)了基金會現(xiàn)場總線的成就與技術實力。 
    
    2、LonWorks 
    LonWorks是又一具有強勁實力的現(xiàn)場總線技術，它是由美國Ecelon公司推出并由它們與摩托羅拉、東芝公司共同倡導，于1990年正式公布而形成的。它采用了ISO/OSI模型的全部七層通訊協(xié)議，采用了面向對象的設計方法，通過網(wǎng)絡變量把網(wǎng)絡通信設計簡化為參數(shù)設置，其通訊速率從300bps至15Mbps不等，直接通信距離可達到2700m(78kbps，雙絞線),支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電源線等多種通信介質，并開發(fā)相應的本安防爆產(chǎn)品，被譽為通用控制網(wǎng)絡。 
    
    LonWorks技術所采用的LonTalk協(xié)議被封裝在稱之為Neuron的芯片中并得以實現(xiàn)。集成芯片中有3個8位CPU;一個用于完成開放互連模型中第 1～ 2層的功能，稱為媒體訪問控制處理器，實現(xiàn)介質訪問的控制與處理 ；第二個用于完成第3～6層的功能，稱為網(wǎng)絡處理器，進行網(wǎng)絡變量處理的尋址、處理、背景診斷、函數(shù)路徑選擇、軟件計量時、網(wǎng)絡管理，并負責網(wǎng)絡通信控制、收發(fā)數(shù)據(jù)包等;第三個是應用處理器，執(zhí)行操作系統(tǒng)服務與用戶代碼。芯片中還具有存儲信息緩沖區(qū)，以實現(xiàn)CPU之間的信息傳遞，并作為網(wǎng)絡緩沖區(qū)和應用緩沖區(qū)。如Motorola公司生產(chǎn)的神經(jīng)元集成芯片MC143120E2就包含了2KRAM和2KEEPROM。 
    
    LonWorks技術的不斷推廣促成了神經(jīng)元芯片的低成本 (每片價格約 5～9美元)，而芯片的低成本又返過來促進了LonWorks技術的推廣應用，形成了良好循環(huán)，據(jù)Ecelon公司的有關資料，到1996年7月，已生產(chǎn)出 500萬片神經(jīng)元芯片。 LonWorks公司的技術策略是鼓勵各OEM開發(fā)商運用LonWorks技術和神經(jīng)元芯片，開發(fā)自己的應用產(chǎn)品，據(jù)稱目前已有2600多家公司在不同程度上卷入了LonWorks技術:1000多家公司已經(jīng)推出了LonWorks產(chǎn)品，并進一步組織起LonWark互操作協(xié)會，開發(fā)推廣LonWorks技術與產(chǎn)品。它被廣泛應用在樓宇自動化、家庭自動化、保安系統(tǒng)、辦公設備、運輸設備、工業(yè)過程控制等行業(yè)。為了支持LonWorks與其它協(xié)議和網(wǎng)絡之間的互連與互操作，該公司正在開發(fā)各種網(wǎng)關，以便將LonWorks與以太網(wǎng)、FF、Modbus、DeviceNet、Profibus、Serplex等互連為系統(tǒng)。 
    
    另外，在開發(fā)智能通信接口、智能傳感器方面，LonWorks神經(jīng)元芯片也具有*的優(yōu)勢。LonWorks技術已經(jīng)被美國暖通工程師協(xié)會ASRE定為建筑自動化協(xié)議BACnet的一個標準。根據(jù)剛剛收到的消息，美國消費電子制造商協(xié)會已經(jīng)通過決議，以LonWorks技術為基礎制定了EIA-709標準。 
    
    這樣，LonWorks已經(jīng)建立了一套從協(xié)議開發(fā)、芯片設計、芯片制造、控制模塊開發(fā)制造、OEM控制產(chǎn)品、終控制產(chǎn)品、分銷、系統(tǒng)集成等一系列完整的開發(fā)、制造、推廣、應用體系結構，吸引了數(shù)萬家企業(yè)參與到這項工作中來，這對于一種技術的推廣、應用有很大的促進作用。 
    
    3、Profibus 
    Profibus是作為德國國家標準DIN 19245和歐洲標準prEN50170的現(xiàn)場總線。ISO/OSI模型也是它的參考模型。由Profibus -Dp、Profibus -FMS、Profibus-PA組成了Profibus系列。DP型用于分散外設間的高速傳輸，適合于加工自動化領域的應用。FMS意為現(xiàn)場信息規(guī)范，適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關等一般自動化，而PA型則是用于過程自動化的總線類型，它遵從IEC1158-2標準。該項技術是由西門子公司為主的十幾家德國公司、研究所共同推出的。它采用了OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層，由這兩部分形成了其標準*部分的子集，DP型隱去了3～7層，而增加了直接數(shù)據(jù)連接擬合作為用戶接口，F(xiàn)MS型只隱去第3～6層，采用了應用層，作為標準的第二部分。PA型的標準目前還處于制定過程之中，其傳輸技術遵從IEC1158-2