2023年12月25日

现场总线 vs 4-20mA

作者 admin

4–20mA 和数字现场总线之间的区别

 

多年来,工厂车间发生了翻天覆地的变化。

原始生产设备不依赖任何自动化控制。 所有流程均基于人工操作。 最早的自动控制是气动的。 气动压力控制器通过铜管或塑料管将加压或压缩空气的“信号”从控制器发送到设备。

采用气动控制后,引入了电子控制。 4-20mA 标准诞生于 1950 年代,当时电子产品越来越便宜,可靠性满足了自动化行业的需求。 4-20mA 提供了一种低成本、易于使用的解决方案,不受主要信号线损耗的影响。 继电器在运行中被 PLC 逻辑取代。 1968 年第一台 PLC 的发明大大简化了自动化网络并降低了硬件要求。

80、90年代,一些组织和设备制造商开始设计第一批现场总线,如支持双向数字通信的PROFIBUS现场总线。 在现场总线网络中,设备是系统的一部分。 从工程师的角度来看,设备和控制系统之间没有区别。 它是一个完整的整体。 但为什么要从 4-20mA 过渡到现场总线呢?

4-20mA 到现场总线转换

4-20mA 与 Fieldbus 相比有一些限制和缺点,例如:每个设备都需要单独的电缆; 由于缺乏诊断信息,故障排除可能会很慢; 信号容易受到不必要的电气干扰。

现场总线的价值

现场总线的一个基本优势是通过单根电缆或“总线”连接多个现场设备。 在现场总线网络中,分布式 IO 机制从现场收集或分配多个输入和输出到本地 IO 设备。 然后,数据仅用一根电缆就可以在 PLC 和现场设备之间传输。 仅这一因素就可以显着降低工程、安装、调试和维护成本。

工控现场总线设备_high总线上的未知设备_linux

数字信号每秒可以携带比模拟信号更多的信息。 它们可以为网络上的所有设备提供诊断信息。 此信息不仅有助于解决停机情况,而且可以防止停机。 网络诊断信息用于预防性和预测性维护实践以及其他高级资产管理技术。

电子干扰会干扰模拟和数字信号; 但是,影响数字信号所需的干扰量要高得多。 数字现场总线可以承受更高水平的电气干扰,而不会影响数据和通信质量。

当前的网络趋势

现代自动化设备需要现场总线的速度、精度和功能。 “数字化”的精度更高,意味着生产速度和质量的显着提升。 现场总线为自动化环境提供实时性能,随着从模拟到数字的转变,我们现在拥有一个可以实现不同拓扑结构的网络。

每个现场总线标准都有特定的特性。 PI 在 90 年代初推出了 PROFIBUS。 目前,就功能和应用而言,它是领先的现场总线技术。 2019 年,全球安装了超过 6200 万个 PROFIBUS 节点。

今天,这种趋势在 PROFINET 等工业以太网标准中继续存在。 它具有更高的带宽、更大的信息容量和地址空间等优点。 此外,多协议共存支持现代网络架构和与更高级别系统的连接。