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科普丨通俗易懂讲解现场总线

发布时间: 2020-02-09
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有人提出PROFIBUS和PROFINET的取舍,我就用2000年的车和2018年的车做比较,结果不服!行,那我们就来聊聊现场总线。既然是科普贴,那就没必要搞得那么文绉绉的(要玩文的我也没那本事)。太深入的我也讲不了,我只管用不管开发,就像当年有人问我PLC的原理是什么,把我问的一脸懵逼……我们就随便聊聊,到哪是哪。


一、什么是现场总线?

说白了,设备之间需要通讯,通讯就要硬件层的设备和软件层的协议,规范这两种东西的就是现场总线。我们以西门子的PROFINET总线为例,实际上他就是TCP/IP协议的变种!我们知道,TCP/IP是七层架构(不知道的自己查资料),PROFINET就是在七层架构中改了2层(还是3层,不确定),规定了一下通讯格式作为他的通讯协议,所以他继承了TCP/IP高速的特点,硬件上和TCP/IP类似,所以我们随便找一个交换机,即使是市面上几十块钱一个那种,插上网线,网络一样通。


二、为什么要用现场总线?

举个例子,一个PLC系统控制了5个工位,每个工位平均有20个气缸(每个气缸有2个到位信号,配套的电磁阀有2个控制信号),5个模拟量,5个传感器,如果不用现场总线,我需要把这所有的线全部拉到主控柜中,我们来算一下总共有多少根线:气缸(20*(2+2)=80个点)80根+模拟量5根+传感器5根,每个工位90根,*5=450根!看着密密麻麻的端子排,有木有一种牛逼大了的感觉?如果隔得远,这一堆线拉的那叫一个HIGH!如果我们用现场总线模块,每一个工位配置一个站,每一个站直接该区域的线,主控柜接入每个分站只有一根电源、一根总线而已,布线明显简单高效,且维护方便。还有其他的一些设备,例如工业机器人,单台和PLC的通讯信号就几十几百个,全部拉线?你在逗我?用现场总线一根线完事!


三、现场总线有哪些?

市面上主流的现场总线有:PROFIBUS、PROFINET、DEVICENET、CC-LINK、EtherNet/IP等。


上世纪90年代初,推出了一批现场总线,其中,西门子拉了一堆小弟搞了PROFIBUS,AB招呼一帮下手搞了DeviceNet,小日本一看自己玩剩下了,又抱团搞了CC-Link……还有很多很多。由于当时的技术问题,都是在RS-485的基础上搞出来的,所以他们都有同一个尿性,终端需配终端电阻。西门子PROFIBUS-DP(常常简称DP)的接口,如果是接PLC或者柜内IP等级不高的接口,和串口的9针接口长得一模一样!上面有一个红色的拨码,拨到ON就使用终端电阻。至于三菱嘛,上次买了几个三菱的CC-LINK模块,看到那个终端电阻,我的天,啥玩意,看上去就一个0.5W的陶瓷电阻(不对,是两个,不同的模式需要不同的阻值,还要自己看色环来分辨)!之后,随着互联网技术的发展,网络通讯大行天下,各大厂商一看苗头不对,纷纷推出基于TCP/IP协议的现场总线,PROFINET——PROFIBUS,EtherNet/IP——DeviceNet,CC-LINK——CCLINK-IE(CCLINK-IE我没用过,应该是这个意思,欢迎指正),均是在此浪潮下发展而来。


四、既然基本架构都差不多,为什么要搞这么多花样呢,统一一下不好吗?

这是个好问题,就像把全世界的语言统一一样。说白了还是两个字,利益!各个总线协议总有一个牵头的,带了若干跟班,他们形成了自己的利益同盟。举个例子,如果你选择了西门子的PLC,要么就是老旧的PROFIBUS,要么就是更新更快的PROFINET,没有第三个选择。好了,现在我要配伺服驱动器,A家和西门子一伙,可以提供PROFINET的产品,B家和AB走得近,只有EtherNet/IP,选择A家你可以畅快地使用总线带来的便利,B家只能用端子控制,你选哪家?实际上第三方厂商是各方都玩,例如图尔克,PROFINET、EtherNet/IP的产品均可以提供,但是,不给你白用。假设图尔克卖了一块2000块的PROFINET模块,需要付给西门子200块钱版权费,EtherNet/IP类似。当然,价格是我瞎掰了,意思就是这样。我记得很多年前我好像发过这样一个帖子,当时是和LENZ的工程师吹牛,我说,我怎么感觉这些现场总线都是在跑马圈地啊,各有各的地盘?他说,是啊,我们卖PROFINET总线的通讯模块都是要付版权费的,还不便宜呢。


五、我该选用哪种现场总线呢?

呵呵,同学,你想多了,在这个问题上基本上你是没有发言权的。项目规划中用什么品牌的PLC,乙方往往是没资格讨价还价的,PLC都定好了,选现场总线已经是个单选题了。


六、为什么我们国家没有自己的总线协议呢?

这个问题更简单了,第一,技术实力够不够?我觉得就算差也差不了多少;第二,谁来陪你玩?主流的现场总线领头的都是业界知名公司,都有小弟一呼百应,这方面的实力我们就差得远。

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