泰州西門子觸摸屏代理商

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PROFIBUS-DP是應用較廣的現場總線，網絡控制系統的故障診斷比集中式控制系統難得多。S7-300/400提供了多種多樣的故障診斷和故障顯示的方法，供用戶檢查和定位網絡控制系統的故障。我在6月13的日志中介紹了用STEP 7診斷網絡故障的方法。今后將陸續介紹其他網絡故障診斷和顯示的方法。     
   CPU、DP從站和信號模塊上的LED（發光二極管）提供了定位故障的基本信息。這種診斷方法簡單、方便、直觀，但是某些LED給出的故障信號可能很籠統，需要進一步使用其他診斷方法，例如用STEP 7的快速視圖、診斷視圖和模塊信息進行診斷，才能獲得具體、準確的診斷信息。如果控制系統的分布范圍很寬，查看所有設備的LED也很費時費事。
    下面重點介紹與S7-300的故障診斷有關的LED：
    1）SF（系統錯誤/故障，紅色）：在CPU有硬件故障或軟件錯誤時亮。可能的故障包括硬件故障、固件故障、存儲卡故障、外部I/*、上電時電池有故障或沒有后備電池、編程錯誤、參數設置錯誤、計算錯誤和時間錯誤等。
     2）BF（總線錯誤，紅色）LED常亮：總線故障(硬件故障)，DP接口故障，多DP主站模式下不同的傳輸速率，DP接口（設置為從站/主站）被激活時總線短路。應檢查總線電纜有無短路或斷路，查看診斷信息，改正原有的組態。
     3）BF LED閃爍，CPU作DP主站。可能的原因：連接的站有故障、無法訪問至少一個已組態的從站、錯誤的項目組態。應檢查總線電纜是否已連接到CPU，總線是否斷開。CPU啟動時如果LED不停止閃爍，應檢查DP從站，或查看DP從站的診斷數據。
    4）BF LED閃爍，CPU是活動的DP從站。可能的原因：超過了響應監視時間、DP通信中斷、錯誤的PROFIBUS地址和錯誤的項目組態。應檢查CPU、確認總線連接器是否安裝正確、檢查連接DP主站的總線電纜是否斷路，檢查組態數據和參數。
    5）BF2/BF3 LED常亮：PROFINET接口故障。不能通信，例如，作為IO控制器的CPU與交換機或子網的連接斷開、傳輸速率錯誤、未設置全雙工模式。
    6）BF2/BF3 LED閃爍：PROFINET接口連接的I/O設備有故障，至少一個已分配的I/O設備無法尋址，項目組態錯誤。
     S7-400 CPU的系統故障分為INTF（內部故障）和EXTF（外部故障）LED。每個DP接口有一個總線故障LED。
    可以在《CPU 31xC 和CPU 31x安裝操作手冊》和《S7-400 CPU規格設備手冊》中查閱用LED診斷故障的詳細信息，包括單個LED常亮或閃爍、多個LED狀態的組合對應的故障信息。

說起現場總線，這項技術不能說是這兩年自控領域討論較廣的話題，但也能算得上自控廠商相互角逐爭奪市場一項技術。從siemens早在10年前推廣的profibus到近年來profinet，再到emerson推廣的FF以及rockwell的推廣的devicenet和ethernet/ip，其實自動化廠商心里很清楚，誰掌握了現場總線，誰就掌握了標準，誰掌握了標準，誰就掌握了市場誰就是技術*。那現場總線到底是什么，對于自動化技術人員又能帶來什么呢？

現場總線，主要是由物理通訊形式+通訊協議+網絡調度機制這三部分組成。

物理通訊形式，我想大家理解起來不會很難，其實就是RS485、RS232、RS422、TCP/IP這幾種物理通訊形式。將來可能會出現無線，但是現在無線技術的通訊穩定性和行業和國家還沒有形成一些規范，所以未來幾年也不會大量使用無線作為現場總線。

通訊協議，通訊協議對于自控人來說并不陌生，但是很少有人深刻理解和掌握，現場總線的協議，主要是每個現場總線站點需要通訊數據以何種形式通過通訊形式傳輸。

網絡調度機制，大家可能覺得通訊協議和網絡調度機制是不是一回事，其實他并不是一回事，這是現場通訊特點，普通總線只是關鍵通訊數據，而現場總線要支持帶有時間標簽和優先級，也就是這個調度機制主要是保證通訊數據的實時性和及時性。

在這里不妨舉個例子：現場總線等同于生活中交通系統

通訊形式=交通上水陸空

通訊協議=交通上的交通規則

網絡調度=交通上指揮系統

生活中人們不論何種方式出行，都不會離開水陸空這三種形式，而不論作何種交通工具，都是要遵守交通規則。只有遵守交通規則才能正常行駛并到達地點，而的工作就要解決在正常運行當中一些由于干擾造成的交通擁堵，主要是來解決擁堵，并保證關鍵道路的通行，并有效地實施了交通上的優先級。

我想經過這樣的介紹，大家應該對于現場總線有一個梗概性的了解。那對于自控人員現場總線又能給我們帶來什么呢？可能大家對于這個技術還沒有“山雨欲來風滿樓”的感覺，現場總線技術確實改變了傳統總線控制思維，常規的總線控制都是由一個主控CPU通過總線把子站數據拿過來進行計算，，然后根據結果再通過總線把控制要求下發給另一子站，這樣其實就是浪費總線帶寬的資源，通過現場總線技術，可以把控制分散到各個子站，而每個子站有時數據采集的終端和執行者，這樣可以有效地減輕*CPU的負擔，并且改變常規的控制模式，以前很多人都說現場總線可以節省大量布線成本，其實線纜成本是有一些但絕不是現場總線技術為之存在的理由，它是一種改變常規控制的革新式技術，它把控制的核心通過總線技術下放到各個站點，在總線上的各個通訊站點，不再是數據采集和控制執行的終端，而是具有控制邏輯的大腦。

 現場總線（Fieldbus）是80年代末、90年代初上發展形成的，用于過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領域的現場智能設備互連通訊網絡。它作為工廠數字通信網絡的基礎，溝通了生產過程現場及控制設備之間及其與更高控制管理層次之間的。它不僅是一個基層網絡，而且還是一種開放式、新型全分布控制系統。這項以智能傳感、控制、計算機、數字通訊等技術為主要內容的綜合技術，已經受到世界范圍的關注，成為自動化技術發展的熱點，并將導致自動化系統結構與設備的深刻變革。上許多實力、有影響的公司都先后在不同程度上進行了現場總線技術與產品的開發。現場總線設備的工作環境處于過程設備的底層，作為工廠設備級基礎通訊網絡，要求具有協議簡單、容錯能力強、安全性好、成本低的特點 。
    具有一定的時間確定性和較高的實時性要求,還具有網絡負載穩定，多數為短幀傳送、信息交換頻繁等特點。由于上述特點，現場總線系統從網絡結構到通訊技術，都具有不同上層高速數據通信網的特色。 
    一般把現場總線系統稱為第五代控制系統，也稱作FCS——現場總線控制系統。人們一般把50年代前的氣動信號控制系統PCS稱作*代，把4～20mA等電動模擬信號控制系統稱為第二代，把數字計算機集中式控制系統稱為第三代，而把70年代中期以來的集散式分布控制系統DCS稱作第四代。現場總線控制系統FCS作為新一代控制系統，一方面，突破了DCS系統采用通信網絡的局限，采用了基于公開化、標準化的解決方案，克服了封閉系統所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中與分散相結合的集散系統結構，變成了新型全分布式結構，把控制功能*下放到現場。可以說，開放性、分散性與數字通訊是現場總線系統較顯著的特征。 
    現場總線技術在歷經了群雄并起，分散割據的初始階段后，盡管已有一定范圍的磋商合并，但至今尚未形成完整統一的標準。其中有較強實力和影響的有:FoudationFieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它們具有各自的特色，在不同應用領域形成了自己的優勢。本文將在簡要描述現場總線技術特點的基礎，緊扣系統的可靠性、實用性等，介紹現場總線網絡結構、體系結構等關鍵技術及目前較為流行的幾種有實力的現場總線技術的現狀，后闡述現場總線的發展趨勢與技術展望。 
    
    一、現場總線的技術特點 
    1、系統的開放性。開放系統是指通信協議公開，各不同廠家的設備之間可進行互連并實現信息交換，現場總線*就是要致力于建立統一的工廠底層網絡的開放系統。這里的開放是指對相關標準的*、公開性，強調對標準的共識與遵從。一個開放系統，它可以與任何遵守相同標準的其它設備或系統相連。一個具有總線功能的現場總線網絡系統必須是開放的，開放系統把系統集成的權利交給了用戶。用戶可按自己的需要和對象把來自不同供應商的產品組成大小隨意的系統。 
    
    2、互可操作性與互用性，這里的互可操作性，是指實現互連設備間、系統間的信息傳送與溝通，可實行點對點，一點對多點的數字通信。而互用性則意味著不同生產廠家的性能類似的設備可進行互換而實現互用。 
    
    3、現場設備的智能化與功能自治性。它將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現場設備中完成，僅靠現場設備即可完成自動控制的基本功能，并可隨時診斷設備的運行狀態。 
    
    4、系統結構的高度分散性。由于現場設備本身已可完成自動控制的基本功能，使得現場總線已構成一種新的全分布式控制系統的體系結構。從根本上改變了現有DCS集中與分散相結合的集散控制系統體系，簡化了系統結構，提高了可靠性。 
    
    5、對現場環境的適應性。工作在現場設備前端，作為工廠網絡底層的現場總線，是專為在現場環境工作而設計的，它可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等，具有較強的抗*力，能采用兩線制實現送電與通信，并可滿足本質安全防爆要求等。 
    
    二、現場總線的優點 
    由于現場總線的以上特點，特別是現場總線系統結構的簡化，使控制系統的設計、安裝、投運到正常生產運行及其檢修維護，都體現出*性。 
    1、節省硬件數量與投資。由于現場總線系統中分散在設備前端的智能設備能直接執行多種傳感、控制、報警和計算功能，因而可減少變送器的數量，不再需要單獨的控制器、計算單元等，也不再需要DCS系統的信號調理、轉換、隔離技術等功能單元及其復雜接線，還可以用工控PC機作為操作站，從而節省了一大筆硬件投資，由于控制設備的減少，還可減少控制室的占地面積。 
    
    2、節省安裝費用。現場總線系統的接線十分簡單，由于一對雙絞線或一條電纜上通常可掛接多個設備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少，連線設計與接頭校對的工作量也大大減少。當需要增加現場控制設備時，無需增設新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，既節省了投資，也減少了設計、安裝的工作量。據有關典型試驗工程的測算資料，可節約安裝費用60%以上。 
    
    3、節省維護開銷。由于現場控制設備具有自診斷與簡單故障處理的能力，并通過數字通訊將相關的診斷維護信息送往控制室，用戶可以查詢所有設備的運行，診斷維護信息，以便早期分析故障原因并快速排除。縮短了維護停工時間，同時由于系統結構簡化，連線簡單而減少了維護工作量。 
    
    4、用戶具有高度的系統集成主動權。用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設備來集成系統。避免因選擇了某一品牌的產品被“框死”了設備的選擇范圍，不會為系統集成中不兼容的協議、接口而*莫展，使系統集成過程中的主動權*掌握在用戶手中。 
    
    5、提高了系統的準確性與可靠性。由于現場總線設備的智能化、數字化，與模擬信號相比，它從根本上提高了測量與控制的準確度，減少了傳送誤差。同時，由于系統的結構簡化，設備與連線減少，現場儀表內部功能加強:減少了信號的往返傳輸，提高了系統的工作可靠性。此外，由于它的設備標準化和功能模塊化，因而還具有設計簡單，易于重構等優點。

    三、典型現場總線簡介 
    1、基金會現場總線 
    基金會現場總線，即FoudationFieldbus,簡稱FF，這是在過程自動化領域得到廣泛支持和具有良好發展前景的技術。其前身是以美國Fisher-Rousemount公司為首，聯合Foxboro、橫河、ABB、西門子等80家公司制訂的ISP協議和以Honeywell公司為首，聯合歐洲等地的150家公司制訂的WordFIP協議。屈于用戶的壓力，這兩大集團于1994年9月合并，成立了現場總線基金會，致力于開發出上統一的現場總線協議。它以ISO/OSI開放系統互連模型為基礎，取其物理層、數據鏈路層、應用層為FF通信模型的相應層次，并在應用層上增加了用戶層。 
    
    基金會現場總線分低速H1和高速H2兩種通信速率。H1的傳輸速率為 3125Kbps,通信距離可達 1900m (可加中繼器延長),可支持總線供電，支持本質安全防爆環境。H2的傳輸速率為 1Mbps和 2.5Mbps兩種，其通信距離為750m和500m。物理傳輸介質可支持比絞線、光纜和無線發射，協議符合IEC1158-2標準。其物理媒介的傳輸信號采用曼徹斯特編碼，每位發送數據的中心位置或是正跳變，或是負跳變。正跳變代表0，負跳變代表1，從而使串行數據位流中具有足夠的定位信息，以保持發送雙方的時間同步。接收方既可根據跳變的極性來判斷數據的“1”、“0”狀態，也可根據數據的中心位置精確定位。 
    
    為滿足用戶需要，Honeywell、Ronan等公司已開發出可完成物理層和部分數據鏈路層協議的芯片，許多儀表公司已開發出符合FF協議的產品，1總線已通過ａ測試和β測試，完成了由 13個不同廠商提供設備而組成的FF現場總線工廠試驗系統。2總線標準也已經形成。 1996年10月，在芝加哥舉行的ISA96展覽會上，由現場總線基金會組織實施，向世界展示了來自40多家廠商的70多種符合FF協議的產品，并將這些分布在不同樓層展覽大廳不同展臺上的FF展品，用醒目的橙紅色電纜，互連為七段現場總線演示系統，各展臺現場設備之間可實地進行現場互操作，展現了基金會現場總線的成就與技術實力。 
    
    2、LonWorks 
    LonWorks是又一具有強勁實力的現場總線技術，它是由美國Ecelon公司推出并由它們與摩托羅拉、東芝公司共同倡導，于1990年正式公布而形成的。它采用了ISO/OSI模型的全部七層通訊協議，采用了面向對象的設計方法，通過網絡變量把網絡通信設計簡化為參數設置，其通訊速率從300bps至15Mbps不等，直接通信距離可達到2700m(78kbps，雙絞線),支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電源線等多種通信介質，并開發相應的本安防爆產品，被譽為通用控制網絡。 
    
    LonWorks技術所采用的LonTalk協議被封裝在稱之為Neuron的芯片中并得以實現。集成芯片中有3個8位CPU;一個用于完成開放互連模型中第 1～ 2層的功能，稱為媒體訪問控制處理器，實現介質訪問的控制與處理 ；第二個用于完成第3～6層的功能，稱為網絡處理器，進行網絡變量處理的尋址、處理、背景診斷、函數路徑選擇、軟件計量時、網絡管理，并負責網絡通信控制、收發數據包等;第三個是應用處理器，執行操作系統服務與用戶代碼。芯片中還具有存儲信息緩沖區，以實現CPU之間的信息傳遞，并作為網絡緩沖區和應用緩沖區。如Motorola公司生產的神經元集成芯片MC143120E2就包含了2KRAM和2KEEPROM。 
    
    LonWorks技術的不斷推廣促成了神經元芯片的低成本 (每片價格約 5～9美元)，而芯片的低成本又返過來促進了LonWorks技術的推廣應用，形成了良好循環，據Ecelon公司的有關資料，到1996年7月，已生產出 500萬片神經元芯片。 LonWorks公司的技術策略是鼓勵各OEM開發商運用LonWorks技術和神經元芯片，開發自己的應用產品，據稱目前已有2600多家公司在不同程度上卷入了LonWorks技術:1000多家公司已經推出了LonWorks產品，并進一步組織起LonWark互操作協會，開發推廣LonWorks技術與產品。它被廣泛應用在樓宇自動化、家庭自動化、保安系統、辦公設備、運輸設備、工業過程控制等行業。為了支持LonWorks與其它協議和網絡之間的互連與互操作，該公司正在開發各種網關，以便將LonWorks與以太網、FF、Modbus、DeviceNet、Profibus、Serplex等互連為系統。 
    
    另外，在開發智能通信接口、智能傳感器方面，LonWorks神經元芯片也具有*的優勢。LonWorks技術已經被美國暖通工程師協會ASRE定為建筑自動化協議BACnet的一個標準。根據剛剛收到的消息，美國消費電子制造商協會已經通過決議，以LonWorks技術為基礎制定了EIA-709標準。 
    
    這樣，LonWorks已經建立了一套從協議開發、芯片設計、芯片制造、控制模塊開發制造、OEM控制產品、終控制產品、分銷、系統集成等一系列完整的開發、制造、推廣、應用體系結構，吸引了數萬家企業參與到這項工作中來，這對于一種技術的推廣、應用有很大的促進作用。 
    
    3、Profibus 
    Profibus是作為德國國家標準DIN 19245和歐洲標準prEN50170的現場總線。ISO/OSI模型也是它的參考模型。由Profibus -Dp、Profibus -FMS、Profibus-PA組成了Profibus系列。DP型用于分散外設間的高速傳輸，適合于加工自動化領域的應用。FMS意為現場信息規范，適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關等一般自動化，而PA型則是用于過程自動化的總線類型，它遵從IEC1158-2標準。該項技術是由西門子公司為主的十幾家德國公司、研究所共同推出的。它采用了OSI模型的物理層、數據鏈路層，由這兩部分形成了其標準*部分的子集，DP型隱去了3～7層，而增加了直接數據連接擬合作為用戶接口，FMS型只隱去第3～6層，采用了應用層，作為標準的第二部分。PA型的標準目前還處于制定過程之中，其傳輸技術遵從IEC1158-2