Fieldbus kot omrežna tehnologija za krmiljenje polja velja za razširitev javnega podatkovnega omrežja na področju nadzora gibanja. Njegov vzpon ponuja novo priložnost za razvoj same tehnologije avtomatskega krmiljenja. Fieldbus lahko uporablja različne medije (različne žične in brezžične načine) za prenos digitalnih signalov. V dveh žicah je mogoče povezati na desetine avtomatske krmilne opreme, lahko prihrani veliko kablov, okvirja reže, povezovalnih delov. Zmanjšajte delovno obremenitev načrtovanja, namestitve in vzdrževanja sistema. Fieldbus tvori celovit krmilni sistem, ki je resnično razpršen na terenu, izboljšuje zanesljivost krmilnega sistema in bogati informacijsko vsebino krmilne opreme. Ustvarja pogoje za vstop nadzornih informacij v javno podatkovno omrežje, komunicira povezavo med terensko nadzorno opremo in višjim nadzornim upravljavskim omrežjem, omogoča integracijo nadzornega omrežja in podatkovnega omrežja, omogoča daljinski prenos signalov in daljinsko samodejno nadzor.
1. Fieldbus je ogrodje nadzornega sistema
Fieldbus krmilni sistem je nova generacija decentraliziranega krmilnega sistema, ki temelji na tehnologiji fieldbus, ki ima ravno omrežno strukturo, odprtost, interoperabilnost, popolno razpršenost običajnih krmilnih funkcij in enotno metodo konfiguracije nadzorne strategije.
2. Tipična uporaba sistema za krmiljenje gibanja fieldbus:
PC plus neodvisni digitalni krmilnik gibanja plus aktuator=odprt sistem za nadzor gibanja
Zaslon na dotik plus neodvisni digitalni krmilnik plus aktuator=odprt sistem za nadzor gibanja
Ti dve strukturi sta smer razvoja servo nadzornega sistema in tehnologije za nadzor gibanja. Lahko v celoti izkoristi vire osebnega računalnika in zaslona na dotik, dokonča razvoj uporabniških aplikacij s programsko opremo tretjih oseb in pošlje ustvarjena programska navodila krmilniku gibanja, ki nenehno prevaja posodobljen ukaz položaja (krivulja gibanja) in ga pošlje vozniku prek glavne komunikacijske linije, gonilnik motorja pa bo poslal krmilno električno energijo na motor, tako da dokonča pozicioniranje, ki ga zahteva ukaz. V večosnem sistemu lahko en krmilnik krmili več motorjev ali gonilnikov. Servo motor je glavna izvršna komponenta, dokončajte določeno dejanje. Vodilo povezuje razpršene merilne in krmilne naprave s komunikacijsko zmožnostjo in naprave za krmiljenje pogona kot omrežna vozlišča, da tvori krmilno omrežje, ki lahko komunicira med seboj in skupaj opravlja naloge samodejnega nadzora
Sistem industrijske avtomatizacije Ethernet se razvija v smeri omrežja in inteligentnega krmiljenja v realnem času, zato je komunikacija postala ključna, uporabnikova zahteva po enotnem komunikacijskem protokolu in omrežju pa je vse bolj nujna. Po drugi strani pa hiter razvoj intraneta/interneta in drugih informacijskih tehnologij zahteva, da podjetja uresničijo celovito brezhibno informacijsko integracijo od ravni nadzora na terenu do ravni upravljanja in zagotovijo odprto infrastrukturo. Kar zadeva negotovost in delovanje Etherneta v realnem času je slabo, je bila uporaba inteligentnega vozlišča, aktivne preklopne funkcije, prednostne uvedbe in dupleksnega ožičenja itd., v bistvu rešena. S povečanjem hitrosti prenosa podatkov, skrbno izbiro topologije omrežja in omejevanjem obremenitve omrežja je mogoče zmanjšati verjetnost kolizije podatkov.
Obstajajo tudi številne mednarodne organizacije, ki si prizadevajo za nadzor nad Ethernetom. Ta standard bo omogočil omrežju, da vidi "predmete".
Vgrajen omrežni sistem za nadzor gibanja (NCS) Nadzor gibanja (servo) je namenjen nadzoru in upravljanju položaja in hitrosti mehanskih gibljivih delov v realnem času, tako da se lahko premikajo v skladu s pričakovano trajektorijo in določenimi parametri gibanja. Sistem za nadzor gibanja odprte strukture je nekakšen modularen, rekonfigurabilen, razširljiv sistem strojne in programske opreme.
Zgornja slika prikazuje arhitekturo vgrajenega krmilnika gibanja. Iz slike je razvidno, da je krmilnik gibanja razdeljen na dva glavna dela: omrežni komunikacijski modul in modul za nadzor gibanja. Omrežni komunikacijski modul se neposredno poveže z internetom in pridobi krmilne ukaze iz konzole v skladu z vnaprej določenim komunikacijskim protokolom, nato pa poda ukaze modulu za nadzor gibanja. Modul za krmiljenje gibanja je neposredno povezan z gonilnikom motorja. Po analizi in presoji ukaza se motorju pošlje ustrezen krmilni signal motorja. Poleg tega se rezultat izvedbe ukaza vrne tudi v omrežni komunikacijski modul, ki se nato po omrežju vrne na konzolo.
Glavne funkcije vgrajenega krmilnika gibanja:
1. Razširitev osi gibanja Hčerinska plošča se uporablja za razširitev osi gibanja na krmilniku. Več krmilnikov je mogoče povezati v omrežje z uporabo omrežja z optičnimi vlakni za nadzor več osi. Koračna gred (impulz plus smer) in servo gred (analogni ukaz plus povratna informacija o položaju) sta lahko mešani konfiguraciji.
2. Razširitev digitalnega vhoda in izhoda
3. Razširitev analognega vhoda in izhoda
4. Razširitev vmesnika povratne informacije o položaju (A/B/Z, SSI, SIN/COS)
5. Razširitev vmesnika fieldbus: CAN, SERCOS, EtherNet, ProfiBus, DeviceNet, ModBUS, HostLink itd.
"Terenske naprave z vgrajenim ethernetom in vgrajenimi internetnimi strežniki bodo kmalu realnost," napoveduje Horst Kohlbert, vodja omrežnih izdelkov pri Siemens Energy & Automation, ki nakazuje, da bo industrijski ethernet kmalu vstopil na raven nadzora na terenu.
Ethernet je najboljša rešitev za nadzor omrežja v prihodnosti in bo postal prevladujoče vodilo fieldbus, vendar tehnologija fieldbus ne bo zlahka zapustila obstoječega trga, različna vodila fieldbus pa se lahko učijo drug od drugega in se še izboljšajo. Vse vrste fieldbusov imajo določeno tehnično osredotočenost in komplementarnost področja uporabe, ki je v določenem pogledu bolj merodajno. Soobstoj več fieldbusov ni naklonjen naložbam uporabnikov in proizvajalcev. Veliko število avtobusnih standardov je enako brez standardov. Razcvet in razcvet razvoja tehnologije fieldbus.
Sistem nadzora omrežja zahteva, da je fieldbus, ki se uporablja v nadzornem polju, digitalno povezovalno omrežje z visoko zmogljivostjo omrežja, ki ima interoperabilnost in odprtost. Digitalno medsebojno povezovanje je osnovna značilnost omrežja. Interoperabilnost zahteva sprejetje enotnih standardov in protokolov. Odprtost pomeni, da je tehnologija odprta in široko uporabljena. Zdaj je jasno, da obstaja več standardov fieldbus.
Različna podjetja zaradi lastnih interesov nadzorujejo razvoj standardov, tako da fieldbus ni tako razširjen. Trenutno je tehnologija Ethernet najbolj v skladu z značilnostmi tehnologije fieldbus za krmiljenje omrežja, zato je veliko podjetij uvedlo Ethernet v industrijsko krmilno omrežje.
Sistem avtomatizacije nemškega Jetter AG, MAESTRO izraelskega ELMO, inovativna ideja britanskega podjetja TRIO, ki temelji na porazdeljenem inteligentnem nadzornem sistemu Ethernet 100 Mb/s, je izjavil, da je pogled "omrežje krmilnik".
1. Izkoristite razširitev krmilnika British TRIO
2. Razširite z izraelskim krmilnikom MAESTRO
Njegove značilnosti so:
(1) Struktura podobna internetu, prenos podatkov v realnem času ne potrebuje programiranja, ni treba upoštevati hierarhije omrežja;
(2) Za uporabnike obstaja le en niz podatkov in en program, vsi podatki pa morajo biti v omrežju izraženi le enkrat. Tako programe kot podatke je mogoče ponovno uporabiti, omrežje pa igra vlogo pravega strežnika;
(3) Obstaja samo eno vodilo Ethernet za neposredno komunikacijo od senzorja do upravljanja tovarne;
(4) Lahko se poveže z internetom za uresničitev globalnega mreženja celotne tovarne;
(5) Ethernet ni le sistemsko vodilo, ki se povezuje z različnimi inteligentnimi moduli, temveč tudi terensko vodilo, ki se povezuje z terensko opremo. Tu ni razlike med interno in eksterno komunikacijo. Tehnologija vozlišča je integrirana v vsak krmilnik, notranja komunikacija pa je ločena od zunanje komunikacije z dodelitvijo naslovnega prostora.
Leta 1998 je Foxboro uspešno uporabil Ethernet I/O iz svojega sistema za avtomatizacijo Micro-I/A v tovarni Chlor-alkali družbe Bayer AG. Ethernet združuje vso terensko opremo, krmilnike in računalniške delovne postaje v visoko zanesljivo, poceni nadzorno informacijsko omrežje v realnem času.
Industrijsko ethernetno omrežje je lahko Profibus, Devicnet, Modbus, Controlnet, protokol canopen za TCP/IP, uporaba različnih protokolov v istem omrežju in omogočanje njim in istemu gostitelju istočasnega dialoga, vendar ne res ne reši problema univerzalnih standardov.
