現(xiàn)場總線是指安裝在現(xiàn)場設備與控制室內的控制設備之間的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據總線。它是一種工業(yè)數(shù)據總線,是自動化領域中底層數(shù)據通信網絡。
現(xiàn)場總線的出現(xiàn)使自動化控制系統(tǒng)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(jié)省了安裝費用、節(jié)省維護開銷,同時還提高了系統(tǒng)的可靠性。但同時網絡通信中數(shù)據包的傳輸延遲、通信系統(tǒng)的瞬時錯誤和數(shù)據包丟失、發(fā)送與到達次序的不一致等故障則會破壞傳統(tǒng)控制系統(tǒng)原本具有的確定性,使得控制系統(tǒng)的分析與綜合變得更復雜,從而影響到控制系統(tǒng)的性能。因此,現(xiàn)場總線應用的基礎是通訊穩(wěn)定。
一、現(xiàn)場總線的概念
1. PRFIBUS現(xiàn)場總線的介紹
PRFIBUS是符合德國標準(DIN19245)和歐洲標準(EN50170)的現(xiàn)場總線標準。分為PRFIBUS-DP、PRFIBUS-FMS(現(xiàn)已經不再應用)、PRFIBUS-PA三種行規(guī)。其中DP為分布式外設間高速數(shù)據傳輸,主要應用于制造業(yè)自動化領域;PA應用于過程自動化行業(yè),符合IEC1158-2標準。
PRFIBUS本質為RS485通信,支持多個設備間的數(shù)據交換,例如典型的主-從系統(tǒng)以及多主多從混合系統(tǒng)等數(shù)據交換。PRFIBUS總線的傳輸速率為9.6Kbit/s至12Mbit/s,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,多可掛接127個站點。
2. PRFINET現(xiàn)場總線的介紹
PRFINET是由PRFIBUS組織(PRFIBUS Internatinal,PI)推出的新一代基于工業(yè)以太網技術的自動化總線標準。作為一項戰(zhàn)略性的技術創(chuàng)新,PRFINET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*兼容工業(yè)以太網和現(xiàn)有的現(xiàn)場總線(如PRFIBUS)技術,即利用了現(xiàn)有的以太網的IT技術,又大限度的兼容了現(xiàn)有的系統(tǒng)和設備。
二、現(xiàn)場總線的接地規(guī)范
1. 接地和等勢連接
有效的接地和等勢連接對于提高PRFIBUS/PRFINET網絡的抗干擾性是非常重要的。接地及等勢連接是PRFIBUS/PRFINET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PRFIBUS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(xiàn)設備斷電。
3. 功能地
功能地為設備的屏蔽層提供了一個穩(wěn)定的零電勢參考點。設備的外殼以及外部的屏蔽應該被連接到功能地,從而將屏蔽層上的干擾信號導入地,避免了干擾進入設備。
(1) 有些PRFIBUS / PRFINET設備專門有一個功能地的端子,須將該端子連接到系統(tǒng)的地。
注意,保護地的端子與該功能地的端子是相互獨立的。保護地須連接至系統(tǒng)的保護地。
(2) 有些設備的接地是通過DIN- 導軌實現(xiàn)的,此時應將DIN- 導軌接地。
(3) 應使用具有橫截面積(》 2.5 mm2)的銅線將PRFIBUS / PRFINET站點接地。采用帶有黃綠標識的接地電纜。
4. 等勢連接
等勢連接系統(tǒng)用于將工廠中不同地點的不同的地電勢進行等勢處理,從而避免由于地電勢的不同產生的電流通過PRFIBUS / PRFINET的屏蔽層。
可使用銅線或鍍鋅的接地條做等勢體。
等勢連接應保證與接地端子大面積的接觸。