现场总线的应用与实现方法

生产过程总是要求在很大程度上实现自动化，这可通过传感器采集许多信号并在SPS或工业PC的自动化系统中进行处理。

有很多的电动机接触或阀等执行器的信号被SPS获得，但不是所有的传感器和执行器都必须以图15-57a所示用单独的芯线对接到SPS的输入、输出元器件上，而是使用一条现场总线。如图15-57b所示，现场总线把所有的设备串联接在一条多为两芯线的总线线路（数据线路）上。

提要：重要的现场总线

—AS-1（执行器-传感器接口）

—CAN（控制器区域网络）

—工业以太网

—LON（本地操作网）

—西门子公司制订的现场总线（过程现场总线）

—因特总线

因为全部传感器和执行器使用一条总线线路的公共线路，所以根据被许多人同时利用的公共汽车这一现象称这样的一条线为总线。

图15-57 SPS的执行器与传感器接线

通过使用现场总线，可以减少布线花费。

接到现场总线上的设备称为用户，并分为主、从两组。主组多为SPS组件（通信信息处理器），而执行器和传感器接在从组上。

图15-57a所示为并联布线，用于每次所接设备的控制信号只在一条芯线对中传输；而图15-57b所示为现场总线，所有用户的控制信号彼此（串联）在公共的总线线路中传输。

现场总线是串联总线。

为了能把信号分配到单个的用户，每个用户必须有明确的地址。除了实际有效信号外，还应附加数据，如经过总线线路传输的当时用户地址，这样的数据包括总线电报。(www.xing528.com)

主组建立与SPS通信并控制在总线线路中的数据交换。

在主、从总线存取法中，从组只按主组的请求电报回答。

提要中称为最重要的现场总线的过程现场总线和执行器-传感器接口（AS-Ⅰ）（图15-58）在自动化技术中非常普及。

（1）执行器-传感器接口（AS-Ⅰ） 执行器-传感器接口主要是通过屏蔽的双芯线导线（黄色外廓线）连接二进制执行器和传感器（从），由此，总线用户也获得其辅助能源。用户分为具有集成总线插口和在其可接4个常规传感器和/或4个常规执行器的模块。在一个AS-Ⅰ网络中，最多可集成一个主组和31个从组（表15-8）。一个具有31个从组的扩展对于用全部引从组的数据交换最长持续时间为5ms（实时的）。

图15-58 AS-Ⅰ网的可能布线

表15-8 执行器-传感器接口（AS-Ⅰ）与过程现场总线DP的特性

（2）过程现场总线DP 过程现场总线DP可以在SPS中的主组与分布式从组之间进行数据交换。从组如ET200有用于常规二进制和模拟执行器或传感器接线和有自己总线接口的设备，如接近开关、频率变流器、操作配电盘或条件码阅读器（图15-59）。数据交换通过一条绞合的屏蔽式双铜线线路（扭转副）实现。为了避免在总线线路中出现反射，应在一段线路的两端接上阻值为220Ω的总线终端电阻。对此应在外部总线用户的过程现场总线插头上接上集成电阻。在图15-59所示的过程现场总线布置中，主组和阀的过程现场总线插头上的开关应处在“on”位置。一段导线的允许长度与所调传输频率有关（表15-9）。过程现场总线编排在线段中最多为32个用户，通过增音器可以和图15-60所示把几个段连接起来，在整个过程现场总线网中可以用此接126个用户（表15-8）。

图15-59 可能的过程现场总线DP布线

表15-9 最长导线长度与过程现场总线传输速度的依赖关系

图15-60 两个过程现场总线DP段的连接

执行器—传感器接口和过程现场总线DP数据交换按主、从方法实现。