• 例如, 硬件接口 是电子系统之间的接口。其广泛地应用于计算机技术,例如 PCI bus, USB 或火线.
  • 软件接口 用于不同进程或程序之间命令和数据的交换。这些接口用于程序之间的通讯,连接等。
  • 网路接口 允许计算机或网络部件能够进入计算机网络,PC 的典型网络接口是以太网接口。
  • 用户接口 是在人和设备之间的接口(人机接口)。这些设备包括,开关,控制部件,设备显示以及现代计算机的图形化接口 (GUI) . 在现代设备中,这些接口变得日益重要。


现代控制部件,例如  cockpits, 作为人机接口,其采用 HBM 放大器进行测试

每种接口都有标准化的协议,包括使用功能的描述。标准化的接口可以支持接口的互换,并且相互兼容。

Fieldbus 用于自动化环境

在设备或者系统中,至少包括一个控制器和不同的传感器。 传感器和控制部件可以并行或串行连接

设备和系统的日益复杂化使传感器和控制系统并行配线时非常困难。在安装,计划和维护时候需要更多做更多工作。并行场总线在自动化技术中是一项非常重要的因素。

通过对比,采用 fieldbus 串行网络结构更节省费用,从场到控制过程只需要一个总线电缆。  fieldbus 网络可以作为所有部件的传输介质,无论使用何种自动化设备。这些设备分布在所有的场区域。其是一个非常强大的自动化通讯网络。

场总线的选择

在选择 ieldbus 系统时,有多种关键因素。根据需求的不同,不同场总线占据不同的应用领域。 

在过程控制系统中,这意味着只有特殊的总线系统能够让不同的部件,不同的总线节点(热插拔)能够进行数据通讯。如果不同设备或系统都能做到不同的节点同步是非常重要的。在这种情况下,数据交换和传输速率变得非常重要。 其最大的价值是能够快速有效的生产。

如果 以太网 能够用于自动化技术替代 fieldbus 系统, 实时测量 就变得更加有意义。实时这个名字实际上是定义的问题,在毫秒级被认为设备使同步的, 对于过程控制来说,测量的响应时间以秒计就足够了。实时并不取决于实际的传输速率,而是取决于其他因素,例如数据吞吐量和使用的协议。

以下图表显示接口在全球分布的情况 ( 2006 年新安装的节点数):

如果你对比 fieldbus 和 以太网 的数据传输效率 , 以太网略逊一筹。这是由于采用 CSMA/CD 理论,其需要大量很小的数据长度用于碰撞检测。但是这种缺陷可以通过高达 100 Mbit/s 的速率进行补偿。但是这种高速是适用于点对点的 连接,并且只能用于以太网和 Interbus 系统。 采用 Profibus 或 CAN 等可变速率传输能够让节点之间保持更大的距离,因此,更快的传输速率,更短的电缆长度,意味着设备之间的通讯距离只能有数米长。这对于系统设备来说是非常 不利的,因此需要考虑系统模块和部件之间的距离。

系统片段

由于不同总线系统有多种不同的技术选项, 因此在系统中可能包含不同的系统片段,也就是说,可以在系统中安装不同类型的总线系统。用户不仅要分析系统的技术优劣,而且要考虑费用,因为系统运行需要进行培训,维护等。集成简单,可以和上级网络结构连接是非常重要的。连接可以通过网关(协议转换器)在不同的总线之间实现通讯。

以太网在和上级结构连接方面扮演了决定性的角色。因为其广泛用于办公室,hubs, 路由器等都可以用于生产数据传输和处理。如果设备可以连接到互联网,在远距离诊断方面将具有更大的优势,包括费用方面。 但是有用的垂直整合需要数据和系统状态具有通用性,另外一个是需要通过互联网进行项目规划和总线系统的参数化


通过标准化软件接口提高系统管理效率. IPM 过程数据接口.

传输安全性

登录系统并不是最重要的决定因素,用户更看重所用的总线系统的诊断功能. 因为自动化系统一般采用成熟的产品,根据 ZVEI 的调查结果,85% 的系统问题都来自于安装错误. 这些错误往往持续数月甚至几年,通过快速错误检测,不仅可以减少宕机时间,维护和人员费用,使系统的可用性大大提高.

在选择合适的场总线系统时,传输的安全性是需要考虑的另外一个重要因素,特别是需要用于恶劣的工业环境的场合。必须确保一些错误(例如,EMC 干扰)能够被识别,快速检测是一个非常有用的功能。光纤电缆技术可以减少此类错误的发生. 不同的总线系统还提供不同的技术选项。

工业以太网和实时测量

工业以太网是用于工业生产的以太网设备的总称,包括用于工业环境的集线器,路由器和媒体转换器。其它需求包括  DIN 导轨,直流电源 (DC 24V)等,其增加了工作温度范围,保护等级,振动保护等,有时候还需要特殊保护。

因为工业环境的网路连接经常从设备到设备,因为,工业以太网经常采用环状. 这可以将故障限制成一个开关。即使线路出现故障,整个网路依然可以继续运行。采用快速生成树或其他协议能够提高响应时间,断开环状网. 潜在无信号连接可以进行快速误差检测。


无线通讯: HBM 过程控制器 MP85A 通过 WLAN 传输生产数据信号.

结论

工业应用环境下通讯尽管非常重要,但是至今为止依然没有达成一项统一的标准,将不同的系统和设备连接在一起。尽管费用更高,由于更高的带宽需求,所以工业以太网正在逐步替代场总线系统.

HBM, 在产品开发过程中,一贯遵从市场流行的标准. 从产品的硬件接口到开放性软件的系统到技术支持,例如 FDT, 其非常适合场总线系统的过程监控。HBM 致力于 Firewire, Profinet 和 EtherCat 技术的应用,尽管其费用较高,但是其在过程速率,数据量和远程诊断方面更具优势。

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