Благодаря постоянному совершенствованию промышленной автоматизации важность технологии промышленных шин становится все более заметной. Являясь одной из основных технологий в промышленной сфере, промышленная шина играет важную роль в обеспечении эффективной связи и обмена данными между устройствами. Промышленная шина представляет собой совокупность общедоступных сигнальных линий, которые передают информацию и связываются друг с другом между модулями. Под контролем основного устройства отправленная информация передается на принимающее устройство.

В зависимости от расположения шины ее можно разделить на внешнюю, внутреннюю и внутрикристальную. Общие внешние шины включают RS232, RS485, шину USB, шину CAN и т. д. (рис. 1); общие внутренние шины включают шину HT, шину I2C, шину SPI и т. д. (рис. 2); шина, шина управления, адресная шина и т. д.

Часто используемые промышленные автобусы

CAN-шина

CAN (сеть контроллеров) — это протокол последовательной связи, стандартизированный по международному стандарту ISO. CAN-шина — это протокол последовательной передачи данных, разработанный немецкой компанией BOSCH в начале 1980-х годов для решения проблемы обмена данными между многими системами управления и тестирования в современных автомобилях. В качестве шины могут использоваться витые пары, коаксиальные кабели или световоды. мультимастерная шина в качестве среды связи. Скорость связи может достигать 1 Мбит/с.

Шина EtherCAT

EtherCAT (Ethernet для технологии автоматизации управления) — это высокопроизводительный протокол связи промышленного Ethernet, специально разработанный для промышленных систем управления в реальном времени. Он был запущен немецкой компанией Beckhoff Automation в 2003 году и представляет собой открытый международный стандарт.

В сети EtherCAT данные передаются через кольцевую или линейную сетевую структуру. Каждое подчиненное устройство считывает необходимые ему данные, а затем немедленно передает пакет данных следующему подчиненному устройству. Этот процесс называется «обработкой на лету».

ProfiNet автобус

ProfiNet — это передовая система связи, поддерживающая распределенную автоматизацию, разработанная Siemens и Ассоциацией пользователей ProfiBus. ProfiNet=ProfiBus+EtherNET, который переносит структуру «главный-подчиненный» ProfiBus в Ethernet, представляет собой стандарт шины автоматизации, основанный на технологии промышленного Ethernet. Он не только поддерживает различные топологии для облегчения интеграции и расширения системы, но также совместим с существующими интерфейсами и протоколами Ethernet и может не только обеспечивать управление линиями в реальном времени, но также предоставлять услуги передачи данных в Интернет и облако через TCP; .

Автобус ModBus

Протокол связи ModBus был изобретен компанией Modicon в 1979 году и стал первым протоколом шины, использовавшимся в промышленности. Существует несколько версий протокола связи ModBus, среди которых наиболее часто используются ModBus RTU, ModBus ASCII и ModBus TCP.

Эталонные факторы

В соответствии с различными потребностями сценариев применения необходимо уточнить следующие факторы:

① Требования к своевременности. В соответствии с требованиями своевременности передачи информации в ходе производственного процесса выберите промышленный автобус с характеристиками высокоскоростной передачи. Некоторые распространенные высокоскоростные промышленные шины включают EtherCAT, ProfiNet и EtherNet/IP. Эти шины обладают характеристиками низкой задержки и высокой пропускной способности и подходят для сценариев, требующих высокой скорости связи.

②Объем данных и производительность в реальном времени. При выборе подходящей промышленной шины необходимо учитывать объем данных и требования к производительности в реальном времени. Некоторые шины, такие как CAN и DeviceNet, подходят для сценариев с небольшим объемом данных и низкими требованиями к реальному времени, тогда как ModBus и ProfiBus подходят для сценариев со средним объемом данных и высокими требованиями к реальному времени.

③Надежность и отказоустойчивость: рассмотрите, существует ли ряд рисков, таких как помехи и отказ оборудования в промышленной среде. Например, шина ControlNet обладает высокой отказоустойчивостью и подходит для сценариев, требующих высокой надежности. Более того, некоторые шины, такие как EtherCAT и ProfiNet, имеют возможности автоматического обнаружения и автоматического ремонта, что может обеспечить надежную связь.

④ Гибкость и совместимость. Необходимость взаимодействия системы с несколькими устройствами и устройствами разных производителей также является одним из факторов, которые необходимо учитывать. Некоторые промышленные шины, такие как ModBus и OPC UA, обеспечивают хорошую совместимость и совместимость устройств и больше подходят для сценариев, требующих связи с несколькими устройствами.

Этапы процесса

Прежде чем выбрать подходящий промышленный автобус, рекомендуется предпринять следующие шаги:

① Исследование спроса: всесторонне рассмотреть производственный процесс, требования к оборудованию и другие особые потребности, а также уточнить конкретные характеристики требуемого промышленного автобуса.

②Исследование рынка: детальное понимание характеристик, сценариев применения, долей рынка, стоимости и т. д. различных промышленных автобусов. Вы можете получить информацию, читая соответствующие отчеты, участвуя в отраслевых выставках, консультируясь со специалистами и т. д.

③Оценка поставщиков. Общение с различными поставщиками промышленных автобусов поможет лучше понять производительность, техническую поддержку и другие услуги каждого промышленного автобуса.

④Техническая проверка. Путем фактической проверки и тестирования сравните производительность и надежность различных промышленных шин в системе (показатели промышленных шин, такие как цикл передачи данных по шине, тактовый цикл, рабочая частота, полоса пропускания шины) и выберите лучшее решение.

Меры предосторожности

После выбора подходящего промышленного автобуса необходимо обратить внимание на следующие аспекты:

①Совместимость устройства: убедитесь, что устройство совместимо с выбранной промышленной шиной и поддерживает соответствующий протокол связи.

②Структура топологии: в соответствии с системными требованиями выберите соответствующую топологию шины, например тип шины, тип звезды, тип дерева или тип кольца.

③Эффективное обслуживание: понимание методов обслуживания и устранения неполадок промышленных шин, а также рациональное планирование и управление сетями промышленных шин для обеспечения стабильности и надежности связи.

Наконец, при выборе промышленной шины учитывайте долгосрочное планирование и масштабируемость, чтобы избежать частой замены и модернизации.

CAN-устройство ECAN-U01, независимо разработанное Ebyte.  

ECAN-U01 — это высокопроизводительный анализатор связи CAN-шины со встроенным двусторонним интерфейсом CAN. Анализатор совместим со спецификацией полноскоростной шины USB2.0, а терминал ПК может быть быстро подключен к сети CAN-шины через интерфейс USB для формирования обработки данных в области лабораторий полевых шин, промышленного контроля, интеллектуальных сообществ, автомобильные электронные сети и другие области сети CAN-bus. Узел управления сетью CAN-bus для сбора данных.