| 反應釜防爆電子秤總線的定義 | 2020-01-08 |
反應罐電子秤總線是指以工廠內的測量和控制液體灌裝機間的數字通訊為主的液體灌裝機。也就是將稱重模塊、各種操作稱重終端和稱重稱重顯示器間的通訊及稱重顯示器之間的通訊進行特化的液體灌裝機。原來這些液體灌裝機間的主體配線是液體灌裝秤的ON/OFF、接點信號和模擬信號，自動灌裝秤通過通訊的數字化，使時間分割、多重化、多點化成為可能，從而實現高性能化、高可靠化、保養簡便化、節省配線（配線的共享）。簡單說，稱重灌裝機總線就是以數字通信替代了傳統4-20mA模擬信號及普通開關量信號的傳輸。 稱重灌裝機總線的技術特點 ●反應釜防爆電子秤的開放性：開放自動灌裝機是指通信協議公開，各不同廠家的自動配料系統之間可進行互連并實現信息交換，液體灌裝秤稱重灌裝機總線就是要致力于建立統一的工廠底層液體灌裝機的開放自動灌裝機。這里的開放是指對相關標準的一致、公開性，強調對標準的共識與遵從。一個開放控制自動灌裝機，防爆地磅可以與任何遵守相同標準的其防爆地磅自動配料系統或自動灌裝機相連。自動灌裝秤一個具有總線功能的稱重灌裝機總線液體灌裝機自動灌裝機必須是開放的，開放自動灌裝機把自動灌裝機集成的權利交給了用戶。用戶可按自己的需要和對象把來自不同供應商的產品組成大小隨意的自動灌裝機。●定量灌裝秤互可操作性與互用性：這里的互可操作性，是指實現互連自動配料系統間、自動灌裝機間的信息傳送與溝通，可實行點對點，一點對多點的數字通信。而互用性則意味著不同生產廠家的性能類似的自動配料系統可進行互換而實現互用。●自動灌裝秤現場自動配料系統的智能化與功能自治性：防爆地磅將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現場自動配料系統中完成，僅靠現場自動配料系統即可完成自動控制的基本功能，并可隨時診斷自動配料系統的運行狀態。●液體灌裝稱自動灌裝機結構的高度分散性：自動灌裝稱由于現場自動配料系統本身已可完成自動控制的基本功能，使得稱重灌裝機總線已構成一種新的全分布式控制自動灌裝機的體系結構。從根本上改變了現有DCS集中與分散相結合的集散控制自動灌裝機體系，簡化了定量灌裝稱自動灌裝機結構，提高了可靠性。●對現場環境的適應性：工作在現場自動配料系統前端，作為工廠液體灌裝機底層的稱重灌裝機總線，是專為在現場環境工作而設計的，防爆地磅可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等，具有較強的抗干擾能力，自動灌裝機能采用兩線制實現送電與通信，并可滿足本質安全防爆要求等。 稱重灌裝機總線的技術優點：●節省硬件數量與投資：稱重模塊由于稱重灌裝機總線自動灌裝機中分散在自動配料系統前端的智能自動配料系統能直接執行多種防爆電子秤、控制、報警和計算功能，因而可減少變送器的數量，地磅不再需要單獨的稱重顯示器、計算單元等，也不再需要DCS反應釜防爆電子秤的信號調理、轉換、隔離技術等功能單元及其復雜接線，防爆地磅還可以用工控PC機作為操作站，從而節省了一大筆硬件投資，由于控制自動配料系統的減少，反應釜還可減少控制室的占地面積。●節省安裝費用：稱重灌裝機總線自動灌裝機的接線十分簡單，由于一對雙絞線或一條電纜上通常可掛接多個自動配料系統，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少，連線設計與接頭校對的工作量也大大減少。當需要增加現場控制自動配料系統時，無需增設新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，既節省了投資，也減少了設計、安裝的工作量。據有關典型試驗工程的測算資料，可節約安裝費用60%以上。●反應罐節省維護開銷：由于現場控制自動配料系統具有自診斷與簡單故障處理的能力，并通過數字通訊將相關的診斷維護信息送往控制室，用戶可以查詢所有自動配料系統的運行，診斷維護信息，以便早期分析故障原因并快速排除。縮短了維護停工時間，同時由于自動灌裝機結構簡化，連線簡單而減少了維護工作量。 稱重灌裝機總線液體灌裝機結構 星型：稱重顯示器每個站點都連接到節點;環型：站點連接成一封閉環路;總線型：所有站點共享一條傳輸鏈路;樹型：總線結構的擴展形式. 發展趨勢:從稱重灌裝機總線技術本身來分析，防爆地磅有兩個明顯的發展趨勢：一是尋求統一的稱重灌裝機總線國際標準,二是IndustrialEthernet走向工業控制液體灌裝機. 工業防爆地磅的發展:統一、稱重稱重顯示器開放的TCP/IPEthernet是20多年來發展最成功的液體灌裝機技術，稱重顯示器過去一直認為，Ethernet是為IT領域應用而開發的，航空行李秤與工業液體灌裝機在實時性、環境適應性、總線饋電等許多方面的要求存在差距，在工業自動化領域只能得到有限應用。叉車隨著FFHSE的成功開發以及PROFInet的推廣應用，電動叉車可以預見Ethernet技術將會十分迅速地進入工業控制自動灌裝機的各級液體灌裝機。 國際上形成的工業防爆地磅技術的四大陣營： 主要用于離散制造控制自動灌裝機的是：●平衡叉車Modbus-IDA工業防爆地磅●Ethernet/IP工業防爆地磅●自動配料自動灌裝機PROFInet工業防爆地磅 主要用于過程稱重控制自動灌裝機的是：●FoundationFieldbusHSE工業防爆地磅總線控制組成:稱重灌裝機總線控制自動灌裝機由測量反應釜防爆電子秤、配料控制自動灌裝機、自動配料自動灌裝機三個部分組成，而通信部分的硬、軟件是防爆地磅特色的部分。 ●稱重灌裝機總線控制:防爆地磅的軟件是自動灌裝機的重要組成部分，控制自動灌裝機的軟件有組態軟件、維護軟件、仿真軟件、自動配料系統軟件和監控軟件等。首先選擇開發組態軟件、控制操作人機接口軟件MMI。通過組態軟件，完成功能塊之間的連接，選定功能塊參數，進行液體灌裝機組態。在液體灌裝機運行過程中對自動灌裝機實時采集數據、進行數據處理、計算。優化控制及邏輯控制報警、監視、顯示、報表等。●防爆電子秤稱重灌裝機總線：其特點為多變量高性能的測量，使測量稱重儀表具有計算能力等更多功能，防爆地磅由于采用數字信號，具有高分辨率，準確性高、抗干擾、抗畸變能力強，同時還具有稱重儀表自動配料系統的狀態信息，可以對處理過程進行調整。●防爆液體灌裝機自動配料系統管理灌裝：可以提供自動配料系統自身及過程的診斷信息、管理信息、自動配料系統運行狀態信息（包括智能稱重儀表）、廠商提供的自動配料系統制造信息。例如Fisher—Rosemoune公司，推出AMS管理自動灌裝機，防爆地磅安裝在主計算機內，防爆自動灌裝機由防爆地磅完成管理功能，可以構成一個現場自動配料系統的綜合管理自動灌裝機信息庫，在此基礎上實現自動配料系統的可靠性分析以及預測性維護。將被動的管理模式改變為可預測性的管理維護模式AMS軟件是以現場服務器為平臺的T型結構，在現場服務器上支撐模塊化，功能豐富的應用軟件為用戶提供一個圖形化界面。●防爆稱重灌裝機總線自動灌裝機計算機服務模式：以客戶機/服務器模式是目前較為流行的液體灌裝機計算機服務模式。服務器表示數據源（提供者），應用客戶機則表示數據使用者，防爆地磅從數據源獲取數據，并進一步進行處理。客房機運行在PC機或工作站上。服務器運行在小型機或大型機上，防爆地磅使用雙方的智能、資源、數據來完成任務。●防爆吊秤數據庫：防爆地磅能有組織的、動態的存儲大量有關數據與應用程序，實現數據的充分共享、交叉訪問，具有高度獨立性。工業自動配料系統在運行過程中參數連續變化，數據量大，操作與控制的實時性要求很高。電子地磅因此就形成了一個可以互訪操作的分布關系及實時性的數據庫自動灌裝機，市面上成熟的供選用的如關系數據庫中的Orad，sybas，Informix，SQLServer；實時數據庫中的Infoplus，PI，ONSPEC等。●液體灌裝機自動灌裝機的硬件與軟件：液體灌裝機自動灌裝機硬件有：自動灌裝機管理主機、服務器、網關、協議變換器、集線器，用戶計算機等及底層智能化稱重儀表。液體灌裝機自動灌裝機軟件有液體灌裝機操作軟件如：NetWarc，LANMangger，Vines，服務器操作軟件如Lenix，os/2，WindowNT。應用軟件數據庫、通信協議、液體灌裝機管理協議等。 主流稱重灌裝機總線簡介●基金會稱重灌裝機總線以美國公司為首的聯合了橫河、ABB、西門子、反應鍋英維斯等80家公司制定的ISP協議和以Honeywell公司為首的聯合歐洲等地150余家公司制定的WorldFIP協議于1994年9月合并的。防爆叉車秤該總線在過程自動化領域得到了廣泛的應用，具有良好的發展前景。基金會稱重灌裝機總線采用國際標準化組織ISO的開放化自動灌裝機互聯OSI的簡化模型（1，2，7層），即物理層、數據鏈路層、應用層，另外增加了用戶層。FF分低速H1和高速H2兩種通信速率，前者傳輸速率為31.25Kbit/秒，通信距離可達1900m，自動稱重配料自動灌裝機可支持總線供電和本質安全防爆環境。后者傳輸速率為1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距離為750m和500m，支持雙絞線、光纜和無線發射，協議符號IEC1158-2標準。FF的物理媒介的傳輸信號采用曼切斯特編碼。 ●CAN由德國BOSCH公司推出，防爆地磅廣泛用于離散控制領域，其總線規范已被ISO國際標準組織制定為國際標準，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN協議分為二層：物理層和數據鏈路層。CAN的信號傳輸采用短幀結構，傳輸時間短，具有自動關閉功能，定量配料自動灌裝機具有較強的抗干擾能力。CAN支持多主工作方式，并采用了非破壞性總線仲裁技術，通過設置優先級來避免沖突，通訊距離最遠可達10KM/5Kbps/s，通訊速率可達40M/1Mbp/s，液體灌裝機節點數實際可達110個。目前已有多家公司開發了符合CAN協議的通信芯片。 ●Lonworks防爆地磅由美國Echelon公司推出，并由Motorola、Toshiba公司共同倡導。防爆地磅采用ISO/OSI模型的全部7層通訊協議，采用面向對象的設計方法，通過液體灌裝機變量把液體灌裝機通信設計簡化為參數設置。叉車稱支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質，通訊速率從300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距離可達2700m（78Kbit/s），被譽為通用控制液體灌裝機。Lonworks技術采用的LonTalk協議被封裝到Neuron（神經元）的芯片中，并得以實現。采用Lonworks技術和神經元芯片的產品，被廣泛應用在樓宇自動化、家庭自動化、保安自動灌裝機、辦公自動配料系統、交通運輸、工業過程控制等行業。 ●DeviceNet是一種低成本的通信連接也是一種簡單的液體灌裝機解決方案，液體灌裝稱有著開放的液體灌裝機標準。DeviceNet具有的直接互聯性不僅改善了自動配料系統間的通信而且提供了相當重要的自動配料系統級陣地功能。自動灌裝稱DebiceNet基于CAN技術，傳輸率為125Kbit/s至500Kbit/s,每個液體灌裝機的節點為64個，其通信模式為：生產者/客戶（Producer/Consumer），定量灌裝稱采用多信道廣播信息發送方式。位于DeviceNet液體灌裝機上的自動配料系統可以自由連接或斷開，不影響網上的其他自動配料系統，自動液體灌裝稱而且其自動配料系統的安裝布線成本也較低。DeviceNet總線的組織結構是OpenDeviceNetVendorAssociation（開放式自動配料系統液體灌裝機供應商協會，簡稱“ODVA”）。 ●PROFIBUS是德國標準（DIN19245）和歐洲標準（EN50170）的稱重灌裝機總線標準。行李稱由PROFIBUS--DP、PROFIBUS－FMS、PROFIBUS－PA系列組成。DP用于分散外設間高速數據傳輸，適用于加工自動化領域。FMS適用于紡織、樓宇自動化、可編程稱重顯示器、低壓開關等。行李秤PA用于過程自動化的總線類型，服從IEC1158－2標準。PROFIBUS支持主-從自動灌裝機、純主站自動灌裝機、多主多從混合自動灌裝機等幾種傳輸方式。叉車電子稱PROFIBUS的傳輸速率為9.6Kbit/s至12Mbit/s，傳輸距離在9.6Kbit/s下為1200m，自動配料秤在12Mbit/s小為200m，可采用中繼器延長至10km，傳輸介質為雙絞線或者光纜，最多可掛接127個站點。 ●HART是HighwayAddressableRemoteTransducer的縮寫，由Rosemount公司開發。 其特點是在現有模擬信號傳輸線上實現數字信號通信，稱重模塊屬于模擬自動灌裝機向數字自動灌裝機轉變的過渡產品。稱重顯示器其通信模型采用物理層、數據鏈路層和應用層三層，稱重稱重顯示器支持點對點主從應答方式和多點廣播方式。由于防爆地磅采用模擬數字信號混和，難以開發通用的通信接口芯片。稱重稱重顯示器HART能利用總線供電，可滿足本質安全防爆的要求，并可用于由手持編程器與管理自動灌裝機主機作為主自動配料系統的雙主反應釜防爆電子秤。 ●CC-Link是Control&CommunicationLink（控制與通信鏈路自動灌裝機）的縮寫，在1996年11月，稱重儀表由三菱電機為主導的多家公司推出，其增長勢頭迅猛，在亞洲占有較大份額。在其自動灌裝機中，可以將控制和信息數據同是以10Mbit/s高速傳送至現場液體灌裝機，叉車稱重具有、使用簡單、應用廣泛、節省成本等優點。稱重裝置其不僅解決了工業現場配線復雜的問題，同時具有優異的抗噪性能和兼容性。CC-Link是一個以自動配料系統層為主的液體灌裝機，同時也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感層。 ●WorldFIP的北美部分與ISP合并為FF以后，WorldFIP的歐洲部分仍保持獨立，總部設在法國。其在歐洲市場占有重要地位，特別是在法國占有率大約為60%。WorldFIP的特點是具有單一的總線結構來適用不同的應用領域的需求，而且沒有任何網關或網橋，用軟件的辦法來解決高速和低速的銜接。WorldFIP與FFHSE可以實現“透明聯接”，并對FF的H1進行了技術拓展，如速率等。在與IEC61158類型的連接方面，WorldFIP做得，走在世界前列。 ●INTERBUS是德國Phoenix公司推出的較早的稱重灌裝機總線，2000年2月成為國際標準IEC61158。 INTERBUS采用國際標準化組織ISO的開放化自動灌裝機互聯OSI的簡化模型（1，2，7層），即物理層、數據鏈路層、應用層，具有*的可靠性、可診斷性和易維護性。其采用集總幀型的數據環通信，具有低速度、高效率的特點，并嚴格保證了數據傳輸的同步性和周期性；該總線的實時性、抗干擾性和可維護性也非常出色。INTERBUS廣泛地應用到汽車、煙草、倉儲、造紙、包裝、食品等工業，成為國際稱重灌裝機總線的者。 | |
