現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品在鋁行業(yè)物流設(shè)備中的應(yīng)用

1.關(guān)于INTERBUS總線

菲尼克斯電氣一直致力于中國(guó)自動(dòng)化事業(yè)的發(fā)展。作為現(xiàn)場(chǎng)總線、PC-Based、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的先導(dǎo)，菲尼克斯率先提出了FIELDBUS+ETHERNET這一新型自動(dòng)化方案，構(gòu)造了完善的工業(yè)企業(yè)管理控制網(wǎng)絡(luò)。
上個(gè)世紀(jì)末以來(lái)，隨著通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)生了深刻變革。德國(guó)PhoenixContact公司努力投身于這一時(shí)代浪潮，在現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、PC-Based技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)這自動(dòng)化界三大重要革新中引領(lǐng)著世界的步伐。
作為現(xiàn)場(chǎng)總線的鼻祖，來(lái)自德國(guó)的PhoenixContact公司的INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線誕生于1986年，采用非常獨(dú)特的集總幀傳輸協(xié)議，有效數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)52%，具備強(qiáng)大的故障診斷功能；采用雙絞線無(wú)中繼器傳輸距離長(zhǎng)達(dá)12.8公里；；單主站可連接最多達(dá)255個(gè)從站；掃描4096I/O點(diǎn)的時(shí)間僅為7.8毫秒（500Kbps）。以其技術(shù)的先進(jìn)性、開(kāi)放性、成熟性廣泛適用于汽車(chē)、機(jī)器、物流設(shè)備、卷煙設(shè)備等各種制造業(yè)領(lǐng)域中。在全球有3000多個(gè)總線設(shè)備生產(chǎn)廠家，安裝節(jié)點(diǎn)超過(guò)400萬(wàn)個(gè)，現(xiàn)已成為眾多廠家首選的自動(dòng)化系統(tǒng)之一。INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158、歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN-50254、德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN-19258和中國(guó)機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB10308-8所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線。
今天，作為現(xiàn)場(chǎng)總線、PC-Based、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的先導(dǎo)，菲尼克斯又率先提出了FIELDBUS+ETHERNET這一新型自動(dòng)化方案，構(gòu)造了完善的工業(yè)企業(yè)管理控制網(wǎng)絡(luò)，致力于中國(guó)自動(dòng)化事業(yè)的發(fā)展。隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，各種現(xiàn)場(chǎng)總線的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，在IEC61158國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，八種總線（FF的H1、FF-HSE、Profibus、INTERBUS、P-NET、WorldFIP、ControlNet、SwiftNet）均列入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，形成多種總線共同競(jìng)爭(zhēng)的局面。
INTERBUS作為IEC61158標(biāo)準(zhǔn)之一，廣泛地應(yīng)用于制造業(yè)、機(jī)器加工等行業(yè)中，用于從傳感器/執(zhí)行器到計(jì)算機(jī)控制站的信號(hào)連接，是一種開(kāi)放的串行總線系統(tǒng)。INTERBUS總線協(xié)議于1984年推出，其主要技術(shù)開(kāi)發(fā)者為德國(guó)的PhoenixContact公司，1986年開(kāi)始在汽車(chē)制造中成功使用后，很快在各種行業(yè)中得到大量的使用，目前全球使用量達(dá)750萬(wàn)節(jié)點(diǎn)。
１.1INTERBUS總線結(jié)構(gòu)
INTERBUS總線包括遠(yuǎn)程總線網(wǎng)絡(luò)和本地總線網(wǎng)絡(luò)，兩種網(wǎng)絡(luò)傳送相同的信號(hào)但電平不同。遠(yuǎn)程總線網(wǎng)絡(luò)用于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送,采用RS-485傳輸，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)采用全雙工方式進(jìn)行通訊，通訊速率為500k/s。本地總線網(wǎng)絡(luò)連接到遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)絡(luò)上的總線終端BT（BUSTerminal）上的BK模塊負(fù)責(zé)將遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為本地網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。
INTERBUS總線上的主要設(shè)備有總線終端BT（BUSTerminal）上的BK模塊、I/O模塊和安裝在PC或PLC等上位主設(shè)備中的總線控制板。總線控制板是INTERBUS總線上的主設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)協(xié)議的控制、錯(cuò)誤的診斷、組態(tài)的存儲(chǔ)等功能。I/O模塊實(shí)現(xiàn)在總線控制板和傳感器/執(zhí)行器之間的接收和數(shù)據(jù)傳輸，可處理的數(shù)據(jù)類(lèi)型包括機(jī)械制造和流程工業(yè)的所有標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。
1.２INTERBUS總線的協(xié)議特點(diǎn)
（１）物理層
結(jié)構(gòu)：硬件數(shù)據(jù)環(huán)，所有設(shè)備在組態(tài)時(shí)自動(dòng)編址。
距離：分布式，最長(zhǎng)距離可達(dá)12.8km，系統(tǒng)安裝費(fèi)用低。
傳輸介質(zhì)：雙絞線、光纜、紅外線等，網(wǎng)絡(luò)可在各種工業(yè)環(huán)境聯(lián)接，并可混合使用。
（２）數(shù)據(jù)鏈路層
協(xié)議傳輸：全雙工、集總幀（summation-frame）結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)上的所有I/O可同時(shí)更新數(shù)據(jù)。
協(xié)議仲裁：無(wú)仲裁，數(shù)據(jù)可無(wú)干擾地連續(xù)傳送。
數(shù)據(jù)吞吐量：在7.8ms內(nèi)可讀寫(xiě)4096個(gè)數(shù)據(jù)，I/O數(shù)據(jù)更新時(shí)間比解決應(yīng)用邏輯需要的時(shí)間快數(shù)倍。
錯(cuò)誤校驗(yàn)：每次網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接都進(jìn)行CRC校驗(yàn)，傳輸數(shù)據(jù)更可靠、正確。
（３）應(yīng)用層
診斷：可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障定位，實(shí)現(xiàn)更多的正常工作時(shí)間，減少維護(hù)費(fèi)用，提高可靠性。
協(xié)議的適應(yīng)性：支持高速的數(shù)字量、模擬量和client-sever信息的傳輸，可適應(yīng)絕大多數(shù)的控制要求。
I/O的擴(kuò)展性：可聯(lián)接254個(gè)遠(yuǎn)程站點(diǎn)，4096個(gè)I/O有更好的系統(tǒng)適應(yīng)性。
（４）連通性
開(kāi)放性：1000多家廠商提供2500多種兼容設(shè)備，可供選擇的供應(yīng)商多，能為系統(tǒng)提供最優(yōu)的配置。
標(biāo)準(zhǔn)：DIN19258EN50254IEC61158，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一
（５）數(shù)據(jù)傳輸
INTERBUS的數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)似于一個(gè)遠(yuǎn)程距離移位寄存器，數(shù)據(jù)從總線控制板的數(shù)據(jù)寄存器移出，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)上的BK模塊和I/O模塊，又移入總線控制板的寄存器。也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)從總線控制板上的數(shù)據(jù)寄存器的移進(jìn)移出是同時(shí)進(jìn)行的（全雙工模式）。INTERBUS數(shù)據(jù)是完全幀傳送的。兩種幀類(lèi)型：ID周期幀和數(shù)據(jù)周期幀。ID周期幀在INTERBUS總線系統(tǒng)初始化時(shí)須讀取，以產(chǎn)生過(guò)程映像。在ID周期幀成功執(zhí)行后，INTERBUS總線設(shè)備內(nèi)部切換到數(shù)據(jù)寄存器，只執(zhí)行數(shù)據(jù)幀，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
INTERBUS作為一種基于現(xiàn)場(chǎng)的總線系統(tǒng)，在I/O網(wǎng)絡(luò)中有十分快的通訊速度：254個(gè)I/O時(shí)，距離12.8km時(shí)為15ms，300m時(shí)為3ms。在信息管理層，INTERBUS通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，I/O層（I/Olevel）、現(xiàn)場(chǎng)層（fieldlevel）、控制層（controllevel）使用INTERBUS系統(tǒng)，上層管理層（managementlevel）通過(guò)以太網(wǎng)相連接并和internet相聯(lián)，從而用戶(hù)可通過(guò)PC機(jī)撥號(hào)上網(wǎng)，對(duì)遠(yuǎn)方的INTERBUS網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備進(jìn)行操作并獲取設(shè)備的數(shù)據(jù)信息。