中國現(xiàn)場總線PROFIBUS技術資格中心(CPCC)唐濟揚老師的“PROFIBUS產品開發(fā)及總線橋技術講座”。
在自動化行業(yè)，工業(yè)以太網目前是比較熱門的話題?，F(xiàn)場總線發(fā)展至今，已經有許多新的技術出現(xiàn)。唐濟揚老師首先對現(xiàn)場總線技術、PROFIBUS、工業(yè)以太網在中國的發(fā)展情況做了簡單回顧。
1988年唐老師本人**次由一篇文章了解到現(xiàn)場總線技術概念，當時認為這很遙遠：如果將cpu嵌入在儀表中價格一定非常昂貴。
1996年底由SEIMENS公司向中國自動所化提出現(xiàn)場總線技術。2000年4月-9月，CATETA、CPO、CPCC及SEIMENS、E+H、TURCK等聯(lián)合舉辦了10個城市(北京、上海、廣州、南京、武漢、重慶、西安、沈陽、深圳、烏魯木齊)的技術交流會。會上主要介紹現(xiàn)場總線的技術概念，這對現(xiàn)場總線技術、PRPFIBUS技術應用推廣起到了很大的推動作用。2001年底中國PROFIBUS現(xiàn)場總線產品市場占有率**，國際上也呈現(xiàn)類似的趨勢。
一種技術要在中國生根，中國企業(yè)就必須有自己的產品開發(fā)能力。2001年8月，經過多方努力，“中國PROFIBUS產品測試實驗室”建立，這標志著中國具有了PROFIBUS產品開發(fā)、技術支持和產品測試能力。
現(xiàn)場總線標準
隨著多種現(xiàn)場技術的出現(xiàn)，現(xiàn)場總線標準成為自動化行業(yè)內比較突出的一個問題，人們期待一種統(tǒng)一的現(xiàn)場總線技術標準問世，1998年，對IEC61158(TS)進行投票，由于IEC61158(TS)只包含了ProcessControl部分，因此IEC61158(TS)沒有通過投票，1999年12月,IEC611582委員會通過妥協(xié)方案，即IEC61158(TS)+AddProcols方案;其中AddProtocols含ControlNET、PROFIBUS、P-Net、FFHSE、SwiftNet、WprldFIP、Interbus。
以太網進入工業(yè)自動化領域
1、以太網及TCP/IP通信技術在IT行業(yè)獲得了很大的成功, 成為IT行業(yè)應用中**的網絡通信技術。
2、在自動化行業(yè)，國際現(xiàn)場總線技術標準化工作沒有達到人們理想中的結果，以太網及TCP/IP技術逐步在自動化行業(yè)中得到應用并發(fā)展成為一種技術潮流。
以太網在自動化行業(yè)中的應用應該分為兩個方面問題，或者說兩個層次的問題:
(1)工廠自動化技術與IT技術結合，與互聯(lián)網Internet技術結合，成為未來可能的制造業(yè)電子商務技術、網絡制造技術雛形。大多數專家們對自動技術這種發(fā)展趨勢給予肯定的評價。
(2)以太網在對實時性、**性要求不高的工業(yè)過程控制底層，也就是設備層或稱為現(xiàn)場層得到一定應用。
以太網在自動化領域的應用
1、車間級生產信息集成：主要由專用生產設備、專業(yè)測試設備、條碼器、PC機及以太網設備組成;主要功能是完成車間級生產信息及產品質量信息的管理。
2、管理層信息網絡：即支撐工廠管理層MIS系統(tǒng)的計算機網絡。主要完成如ERP的信息管理系統(tǒng)。
3、SCADA系統(tǒng)：特別是一些區(qū)域廣泛、含有計算機廣域網技術、無線通信技術的SCADA系統(tǒng),如城市供水或污水管網的SCADA系統(tǒng)、水利水文信息監(jiān)測SCADA系統(tǒng)等。
4、個別的控制系統(tǒng)網絡：個別要求高可靠性和一定實時性的分布控制系統(tǒng)也采用以太網+TCP/IP技術，并獲得很好的效果;如發(fā)電廠的計算機監(jiān)測系統(tǒng)。
PROFFIBUS技術的發(fā)展
1、重點發(fā)展PROFIBUS-DP、-PA放棄FMS，推出新技術：PROFInet.2004年西門子公司將聯(lián)合CPCC在**北京、上海、廣州等地進行技術交流講座，主要為了推新技術PROFInet。
2、DPV0→DPV1→DPV
與DPV0相比：
增加：非周期數據存取(用于II類主站、-PA)、等時同步及從站之間直接通信(用于運動控制)。
3、PROFIBUS-PA
物理層：IEC61158-2、本征**
應用層：非周期數據存取實現(xiàn)遠程用戶參數化功能
用戶層：設備行規(guī)，實現(xiàn)設備互換性。
4、與以太網技術結合的PROFInet
將PROFIBUS總線和其他現(xiàn)場總線集成到PROFInet
■對現(xiàn)場總線做了簡單回顧后，唐老師提出了現(xiàn)場總線在國內應用過程中主要面臨一些問題：
面對多種網絡協(xié)議并存的問題
目前市場上存在的總線技術有：PROFIBUS-DP、PA、FROFInet、FF、ControlNET、DeviceNet、INTERBUS、MODBUS(MD/232/465/TCP)、MD+、Ethernet、LonWorks、CAN、RS-485……。
由于多種現(xiàn)場總線協(xié)議并存，多種行業(yè)甚至企業(yè)通信標準并存，特別是在傳統(tǒng)企業(yè)設備技術改造項目中需要保留大量的現(xiàn)役設備，而且都需要連接到現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)中;因此，用戶不得不面對將多種總線，各種通信協(xié)議產品接入同一種現(xiàn)場總線技術難題。
目前采用的具有現(xiàn)場總線通信能力的設備、儀表主要是國外進口產品，價格較高;國產現(xiàn)場設備多數不具有現(xiàn)場總線通信能力，不能接入現(xiàn)場總線系統(tǒng)。因此，現(xiàn)場總線的進一步大規(guī)模的應用推廣受到限制。如何幫助我國儀表及現(xiàn)場設備制造企業(yè)盡快開發(fā)出具有現(xiàn)場總線接口的產品，是目前需要解決制約現(xiàn)場總線技術應用的關鍵問題之一。
■為了解決現(xiàn)場總線在應用中存在的問題，中國現(xiàn)場總線PROFIBUS技術資格中心(CPCC)提出產品概念--現(xiàn)場總線橋，現(xiàn)場總線橋主要是實現(xiàn)多種協(xié)議設備互連。
PROFIBUS總線橋將不具備PROFIBUS通信能力的傳統(tǒng)儀表和現(xiàn)場設備接入PROFIBUS現(xiàn)場總線系統(tǒng)。
嵌入式PROFIBUS總線橋：專為自主開發(fā)PROFIBUS-DP產品的廠家，以OEM方式提供嵌入式PROFIBUS接口;
PROFIBUS協(xié)議總線橋：主要功能是將各種通信協(xié)議標準的儀表，現(xiàn)場設備連接到PROFIBUS總線上。
PROFIBUS協(xié)議總線橋：將具有RS232/485CAN及MODBUS等專用通信協(xié)議的接口設備連接到PROFIBUS總線上，使設備成為PROFIBUS總線上的一個從站。見圖,應用總線橋PB-B-XXXX將設備連接到PROFIBUS總線上。
嵌入式PROFIBUS總線橋：總線橋系列產品中的OEM類產品，專為自主開發(fā)PROFIBUS產品(如自動化儀表、驅動器、智能測量設備等)的廠家，以OEM方式提供嵌入式PROFIBUS接口;使用本項目產品，開發(fā)工程師不必了解PROFIBUS技術細節(jié)，可以在短時間內(如一至二個月)推出具有自主知識產權的PROFIBUS產品。
■針對現(xiàn)場總線橋的技術，唐濟揚老師談到了從事PROFIBUS產品開發(fā)和系統(tǒng)集成可供選擇的解決方案以及可能面對的問題。
首先從事PROFIBUS產品開發(fā)有以下幾種方案：
(1) 單片機+ UART軟件的解決方案
(2) 使用PROFIBUS通信專用ASIC
(3) 應用總線橋技術的解決方案
(4) 嵌入式PROFUBUS接口方案
唐老師并分別從實現(xiàn)方法、技術局限性、***需具備的基礎知識、方案優(yōu)劣比較等方面對以上方案進行了分析與詳細的闡述。并特別詳細介紹了應用ASIC芯片開發(fā)PROFIBUS產品的技術，并分析提出這一方案的主要問題軟件，目前PROFIBUS主站在國內還沒有很好的解決方案。
公安機關備案號：
