ในฐานะเทคโนโลยีเครือข่ายการควบคุมภาคสนาม ฟิลด์บัสถือเป็นส่วนขยายของเครือข่ายข้อมูลสาธารณะในด้านการควบคุมการเคลื่อนไหว การเพิ่มขึ้นของมันถือเป็นโอกาสใหม่สำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีการควบคุมอัตโนมัติ Fieldbus สามารถใช้สื่อได้หลากหลาย (โหมดใช้สายและไร้สายที่หลากหลาย) เพื่อส่งสัญญาณดิจิตอล ในสายไฟสองสายสามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ควบคุมอัตโนมัติได้หลายสิบเครื่อง ประหยัดสาย โครงสล็อต ชิ้นส่วนเชื่อมต่อได้มากมาย ลดภาระงานในการออกแบบ ติดตั้ง และบำรุงรักษาระบบ Fieldbus สร้างระบบควบคุมที่สมบูรณ์ซึ่งกระจัดกระจายอยู่ในภาคสนาม ปรับปรุงความน่าเชื่อถือของระบบควบคุม และเสริมเนื้อหาข้อมูลของอุปกรณ์ควบคุม มันสร้างเงื่อนไขสำหรับข้อมูลการควบคุมเพื่อเข้าสู่เครือข่ายข้อมูลสาธารณะ สื่อสารการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ควบคุมภาคสนามและเครือข่ายการจัดการการควบคุมที่สูงขึ้น อำนวยความสะดวกในการรวมเครือข่ายการควบคุมและเครือข่ายข้อมูล อำนวยความสะดวกในการส่งสัญญาณระยะไกลและระยะไกลอัตโนมัติ ควบคุม.
1. Fieldbus เป็นกรอบระบบควบคุม
ระบบควบคุม Fieldbus เป็นระบบควบคุมแบบกระจายอำนาจรุ่นใหม่ที่ใช้เทคโนโลยี fieldbus ซึ่งมีโครงสร้างเครือข่ายแบบแบน การเปิดกว้าง การทำงานร่วมกัน การกระจายอย่างสมบูรณ์ของฟังก์ชันการควบคุมแบบเดิม และวิธีการกำหนดค่ากลยุทธ์การควบคุมแบบรวมศูนย์
2. การใช้งานทั่วไปของระบบควบคุมการเคลื่อนที่ของฟิลด์บัส:
PC พร้อมตัวควบคุมการเคลื่อนไหวแบบดิจิทัลอิสระพร้อมแอคชูเอเตอร์=ระบบควบคุมการเคลื่อนไหวแบบเปิด
หน้าจอสัมผัสพร้อมตัวควบคุมดิจิทัลอิสระพร้อมแอคทูเอเตอร์=ระบบควบคุมการเคลื่อนไหวแบบเปิด
โครงสร้างทั้งสองนี้เป็นทิศทางการพัฒนาระบบควบคุมเซอร์โวและเทคโนโลยีการควบคุมการเคลื่อนไหว สามารถใช้ทรัพยากรของพีซีและหน้าจอสัมผัสได้อย่างเต็มที่ พัฒนาแอปพลิเคชันผู้ใช้ให้เสร็จสมบูรณ์โดยซอฟต์แวร์ของบุคคลที่สาม และส่งคำสั่งโปรแกรมที่สร้างขึ้นไปยังตัวควบคุมการเคลื่อนไหว ซึ่งจะแปลคำสั่งตำแหน่งที่อัปเดตอย่างต่อเนื่อง (เส้นโค้งการเคลื่อนไหว) และ ส่งไปยังไดรเวอร์ผ่านสายสื่อสารหลัก และไดรเวอร์มอเตอร์จะส่งกระแสไฟฟ้าควบคุมไปยังมอเตอร์ เพื่อให้ตำแหน่งที่ต้องการโดยคำสั่งเสร็จสมบูรณ์ ในระบบหลายแกน ตัวควบคุมตัวเดียวสามารถควบคุมมอเตอร์หรือไดรเวอร์หลายตัวได้ เซอร์โวมอเตอร์เป็นส่วนประกอบหลักของผู้บริหาร ดำเนินการเฉพาะให้เสร็จสิ้น บัสเชื่อมต่ออุปกรณ์การวัดและควบคุมที่กระจัดกระจายด้วยความสามารถในการสื่อสารและอุปกรณ์ควบคุมไดรฟ์เป็นโหนดเครือข่ายเพื่อสร้างเครือข่ายการควบคุมที่สามารถสื่อสารระหว่างกันและทำงานควบคุมอัตโนมัติร่วมกัน
ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมอีเทอร์เน็ตกำลังพัฒนาสู่เครือข่ายและการควบคุมแบบเรียลไทม์อัจฉริยะ ดังนั้นการสื่อสารจึงกลายเป็นกุญแจสำคัญ และความต้องการของผู้ใช้สำหรับโปรโตคอลการสื่อสารแบบรวมและเครือข่ายก็เป็นเรื่องเร่งด่วนมากขึ้นเรื่อยๆ ในทางกลับกัน การพัฒนาอย่างรวดเร็วของอินทราเน็ต/อินเทอร์เน็ตและเทคโนโลยีสารสนเทศอื่นๆ ทำให้องค์กรจำเป็นต้องตระหนักถึงการบูรณาการข้อมูลที่ครอบคลุมอย่างไร้รอยต่อตั้งแต่ระดับการควบคุมภาคสนามไปจนถึงระดับการจัดการ และจัดเตรียมโครงสร้างพื้นฐานแบบเปิด สำหรับความไม่แน่นอนและประสิทธิภาพตามเวลาจริงของอีเธอร์เน็ตไม่ดี มีการใช้ฮับอัจฉริยะ ฟังก์ชันการสลับที่ใช้งานอยู่ การแนะนำลำดับความสำคัญ และการเดินสายแบบดูเพล็กซ์ และอื่นๆ ได้รับการแก้ไขโดยพื้นฐานแล้ว ด้วยการเพิ่มอัตราการรับส่งข้อมูล การเลือกโทโพโลยีของเครือข่ายอย่างระมัดระวัง และการจำกัดโหลดเครือข่าย ทำให้ความน่าจะเป็นของการชนกันของข้อมูลลดลงได้
นอกจากนี้ยังมีองค์กรระหว่างประเทศหลายแห่งที่ทำงานเพื่อผลักดันให้อีเธอร์เน็ตเข้ามาควบคุม มาตรฐานนี้จะทำให้เครือข่ายมองเห็น "วัตถุ"
ระบบควบคุมการเคลื่อนไหวแบบฝังเครือข่าย (NCS) การควบคุมการเคลื่อนไหว (เซอร์โว) คือการควบคุมและจัดการตำแหน่งและความเร็วของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวทางกลแบบเรียลไทม์ เพื่อให้สามารถเคลื่อนที่ตามวิถีที่คาดไว้และพารามิเตอร์การเคลื่อนไหวที่ระบุ ระบบควบคุมการเคลื่อนไหวของโครงสร้างแบบเปิดเป็นระบบฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์แบบโมดูลาร์ กำหนดค่าใหม่ได้ และขยายได้
รูปด้านบนแสดงสถาปัตยกรรมของตัวควบคุมการเคลื่อนไหวแบบฝังตัว จากรูปจะเห็นว่าตัวควบคุมการเคลื่อนไหวแบ่งออกเป็นสองส่วนหลัก ได้แก่ โมดูลการสื่อสารเครือข่ายและโมดูลควบคุมการเคลื่อนไหว โมดูลการสื่อสารเครือข่ายเชื่อมต่อโดยตรงกับอินเทอร์เน็ต และรับคำสั่งควบคุมจากคอนโซลตามโปรโตคอลการสื่อสารที่กำหนดไว้ล่วงหน้า จากนั้นจึงส่งคำสั่งไปยังโมดูลควบคุมการเคลื่อนไหว โมดูลควบคุมการเคลื่อนไหวเชื่อมต่อโดยตรงกับตัวขับมอเตอร์ หลังจากวิเคราะห์และตัดสินคำสั่งแล้ว สัญญาณควบคุมมอเตอร์ที่เกี่ยวข้องจะถูกส่งไปยังมอเตอร์ นอกจากนี้ ผลลัพธ์ของการดำเนินการคำสั่งจะถูกส่งกลับไปยังโมดูลการสื่อสารเครือข่าย ซึ่งจะส่งกลับไปยังคอนโซลผ่านเครือข่าย
คุณสมบัติหลักของตัวควบคุมการเคลื่อนไหวในตัว:
1. การขยายแกนการเคลื่อนที่ บอร์ดลูกใช้สำหรับขยายแกนการเคลื่อนที่บนคอนโทรลเลอร์ คอนโทรลเลอร์หลายตัวสามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายโดยใช้เครือข่ายไฟเบอร์ออปติกเพื่อควบคุมแกนเพิ่มเติม เพลาสเต็ปเปอร์ (พัลส์บวกทิศทาง) และเพลาเซอร์โว (คำสั่งอะนาล็อกและการตอบสนองตำแหน่ง) สามารถกำหนดค่าผสมได้
2. การขยายอินพุตและเอาต์พุตดิจิทัล
3. การขยายอินพุตและเอาต์พุตแบบอะนาล็อก
4. ส่วนขยายอินเทอร์เฟซคำติชมตำแหน่ง (A/B/Z, SSI, SIN/COS)
5. ส่วนขยายอินเทอร์เฟซ Fieldbus: CAN, SERCOS, EtherNet, ProfiBus, DeviceNet, ModBUS, HostLink ฯลฯ
"อุปกรณ์ภาคสนามที่มีอีเธอร์เน็ตในตัวและเซิร์ฟเวอร์อินเทอร์เน็ตแบบฝังตัวจะกลายเป็นจริงในไม่ช้า" Horst Kohlbert ผู้จัดการผลิตภัณฑ์เครือข่ายของ Siemens Energy & Automation คาดการณ์ว่าอีเธอร์เน็ตอุตสาหกรรมกำลังจะเข้าสู่ระดับการควบคุมภาคสนาม
อีเทอร์เน็ตเป็นโซลูชันที่ดีที่สุดในการควบคุมเครือข่ายในอนาคต และจะกลายเป็นฟิลด์บัสที่โดดเด่น แต่เทคโนโลยีฟิลด์บัสจะไม่ออกจากตลาดเดิมโดยง่าย และฟิลด์บัสต่างๆ สามารถเรียนรู้จากกันและกันเพื่อปรับปรุงเพิ่มเติม ฟิลด์บัสทุกชนิดมีจุดเน้นด้านเทคนิคและส่วนเติมเต็มของแอปพลิเคชัน ซึ่งมีอำนาจมากกว่าในบางแง่มุม การอยู่ร่วมกันของฟิลด์บัสหลายตัวไม่เอื้อต่อการลงทุนของผู้ใช้และผู้ผลิต มาตรฐานรถโดยสารจำนวนมากเท่ากับไม่มีมาตรฐาน การพัฒนาที่เฟื่องฟูและเฟื่องฟูของเทคโนโลยีฟิลด์บัส
ระบบควบคุมเครือข่ายกำหนดให้ฟิลด์บัสที่ใช้ในฟิลด์ควบคุมเป็นเครือข่ายการเชื่อมต่อแบบดิจิทัลที่มีประสิทธิภาพของเครือข่ายสูง ซึ่งมีการทำงานร่วมกันและการเปิดกว้าง การเชื่อมต่อโครงข่ายดิจิตอลเป็นลักษณะพื้นฐานของเครือข่าย การทำงานร่วมกันต้องใช้มาตรฐานและโปรโตคอลที่เหมือนกัน ความเปิดกว้างหมายความว่าเทคโนโลยีเปิดกว้างและใช้กันอย่างแพร่หลาย ตอนนี้เป็นข้อสรุปที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ามาตรฐานฟิลด์บัสหลายตัวอยู่ร่วมกัน
บริษัทต่างๆ เพื่อผลประโยชน์ของตนเอง ควบคุมการพัฒนามาตรฐาน เพื่อไม่ให้มีการใช้ฟิลด์บัสอย่างแพร่หลาย ในปัจจุบัน เทคโนโลยีอีเธอร์เน็ตมีความสอดคล้องกับลักษณะของเทคโนโลยีฟิลด์บัสระบบควบคุมเครือข่ายมากที่สุด ดังนั้นหลายบริษัทจึงนำอีเธอร์เน็ตเข้าสู่เครือข่ายการควบคุมอุตสาหกรรม
ระบบอัตโนมัติของ Jetter AG ของเยอรมนี, MAESTRO ของ ELMO ของอิสราเอล, แนวคิดเชิงนวัตกรรมของบริษัท TRIO ของอังกฤษ ซึ่งใช้ระบบควบคุมอัจฉริยะแบบกระจายอีเทอร์เน็ต 100Mb/s โดยประกาศว่ามุมมอง "เครือข่ายคือตัวควบคุม"
1. ใช้ประโยชน์จากการขยายตัวควบคุม TRIO ของอังกฤษ
2. ขยายด้วยคอนโทรลเลอร์ MAESTRO ของอิสราเอล
ลักษณะคือ:
(1) โครงสร้างคล้ายกับอินเทอร์เน็ต การส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์ไม่จำเป็นต้องเขียนโปรแกรม ไม่ต้องคำนึงถึงลำดับชั้นของเครือข่าย
(2) สำหรับผู้ใช้ มีข้อมูลเพียงชุดเดียวและโปรแกรมเดียว และข้อมูลทั้งหมดจะต้องแสดงเพียงครั้งเดียวในเครือข่าย ทั้งโปรแกรมและข้อมูลสามารถใช้ซ้ำได้ และเครือข่ายมีบทบาทเสมือนเซิร์ฟเวอร์จริง
(3) มีบัสอีเธอร์เน็ตเพียงตัวเดียวสำหรับการสื่อสารโดยตรงจากเซ็นเซอร์ไปยังฝ่ายบริหารโรงงาน
(4) สามารถเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตเพื่อสร้างเครือข่ายทั่วโลกของโรงงานทั้งหมด
(5) อีเธอร์เน็ตไม่ได้เป็นเพียงบัสระบบที่เชื่อมต่อกับโมดูลอัจฉริยะต่างๆ เท่านั้น แต่ยังเป็นฟิลด์บัสที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ภาคสนามด้วย ไม่มีความแตกต่างระหว่างการสื่อสารภายในและภายนอกที่นี่ เทคโนโลยีฮับรวมอยู่ในตัวควบคุมแต่ละตัว และการสื่อสารภายในจะถูกแยกออกจากการสื่อสารภายนอกโดยการจัดสรรพื้นที่แอดเดรส
ย้อนกลับไปในปี 2541 Foxboro ประสบความสำเร็จในการใช้ Ethernet I/O จากระบบอัตโนมัติ Micro-I/A ในโรงงาน Chlor-alkali ของ Bayer AG อีเธอร์เน็ตรวมอุปกรณ์ภาคสนาม ตัวควบคุม และเวิร์กสเตชันพีซีทั้งหมดไว้ในเครือข่ายข้อมูลการควบคุมตามเวลาจริงที่มีความน่าเชื่อถือสูง ต้นทุนต่ำ
เครือข่ายอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรมสามารถเป็น Profibus, Devicnet, modbus, controlnet, โปรโตคอล canopen ไปยัง TCP/IP, การประยุกต์ใช้โปรโตคอลต่างๆ ที่หลากหลายในเครือข่ายเดียวกัน และให้พวกเขาและโฮสต์เดียวกันในเวลาเดียวกันในการสนทนา แต่มันไม่ได้ ' ไม่สามารถแก้ปัญหาตามมาตรฐานสากลได้อย่างแท้จริง
