化工儀器網(wǎng)
詳細(xì)介紹
BECKHOFF中國
目前，通常用電纜線將 I/O 信號傳送到分布式現(xiàn)場總線設(shè)備或控制器上進(jìn)行集中控制。而從市場上采購到的來自不同廠家的現(xiàn)場總線設(shè)備一般具有固定的輸入/輸出配置和設(shè)計(jì)，因此往往需要安裝帶有類似功能的一整套設(shè)備。這種昂貴的信號采集方法一方面會增加材料、安裝、規(guī)劃和文件制作等方面的成本，并且在后期改造或系統(tǒng)擴(kuò)展方面也會增加投入，而且還會增加庫存管理人員以及維修人員不必要的工作強(qiáng)度
運(yùn)行原理
目前有多種用于提供實(shí)時(shí)能力的以太網(wǎng)方案： 例如，通過較高級的協(xié)議層禁止 CSMA/CD 存取過程，并使用時(shí)間分片或輪詢技術(shù)來取代它。其它方案使用交換機(jī)，并采用精確的時(shí)間控制方式分配以太網(wǎng)報(bào)文。盡管這些解決方案能夠比較快和準(zhǔn)確地將數(shù)據(jù)包傳送到所連接的以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，但帶寬的利用率卻很低，特別是對于典型的自動(dòng)化設(shè)備，因?yàn)榧词故菍τ诜浅Ｐ〉臄?shù)據(jù)量，也必須要發(fā)送一個(gè)完整的以太網(wǎng)幀。而且，重新定向到輸出或驅(qū)動(dòng)控制器以及讀取輸入數(shù)據(jù)所需的時(shí)間主要取決于執(zhí)行方式。通常也需要使用一條子總線，特別是在模塊化 I/O 系統(tǒng)中，這些系統(tǒng)與 Beckhoff K-bus 一樣，通過同步子總線系統(tǒng)加快傳輸速度，盡管如此，這樣的同步還是無法避免通訊總線傳輸?shù)难舆t。
通過采用 EtherCAT 技術(shù)，Beckhoff 突破了其它以太網(wǎng)解決方案的這些系統(tǒng)限制： 不必再像從前那樣在每個(gè)連接點(diǎn)接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，然后進(jìn)行解碼并復(fù)制過程數(shù)據(jù)。當(dāng)幀通過每一個(gè)設(shè)備（直達(dá) I/O 端子模塊）時(shí)，EtherCAT 從站控制器讀取與該設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)。同樣，輸入數(shù)據(jù)可以飛速插入至數(shù)據(jù)流中。幀被傳遞（僅被延遲幾位）過去的時(shí)候，從站會識別出相關(guān)命令，并進(jìn)行相應(yīng)處理。此過程是在從站控制器中通過硬件實(shí)現(xiàn)的，因此與協(xié)議堆棧軟件的 Run-Time 系統(tǒng)或處理器性能無關(guān)。網(wǎng)段中的后一個(gè) EtherCAT 從站將經(jīng)過充分處理的報(bào)文發(fā)回，這樣該報(bào)文就作為一種響應(yīng)報(bào)文由*個(gè)從站返回到主站。
從以太網(wǎng)的角度看，Ether¬CAT 總線網(wǎng)段是一個(gè)可接收和發(fā)送以太網(wǎng)幀的大型以太網(wǎng)設(shè)備。但是，該“設(shè)備“不包含帶下游微處理器的單個(gè)以太網(wǎng)控制器，而只包含大量的 EtherCAT 從站。與其它任何以太網(wǎng)設(shè)備一樣，EtherCAT 不需要通過交換機(jī)就可以建立通訊，因而產(chǎn)生一個(gè)純粹的 EtherCAT 系統(tǒng)。
以太網(wǎng)直達(dá)端子模塊
以太網(wǎng)系統(tǒng)直達(dá)系統(tǒng)中的每個(gè)設(shè)備，即直達(dá)每個(gè) I/O 端子模塊；無需使用子總線。只需將耦合器的傳輸介質(zhì)由雙絞線（100BASE-TX）轉(zhuǎn)換為 E-bus 總線即可滿足電子端子排的要求。端子排內(nèi)的 E-bus 信號類型（LVDS）并不是的，它還可用于 10 千兆位以太網(wǎng)。在端子排末端，物理總線特性被轉(zhuǎn)換回 100BASE-TX 標(biāo)準(zhǔn)。
標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng) MAC 或便宜的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)卡（NIC）足以作為控制器中的硬件使用。DMA（直接存儲器存取）用于將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?PC。這意味著網(wǎng)絡(luò)訪問對 CPU 性能沒有影響。在 Beckhoff 多端口卡中運(yùn)用了相同的原理，它在一個(gè) PCI 插槽中捆綁多 4 個(gè)以太網(wǎng)通道。
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靈活而穩(wěn)定
Beckhoff 總線端子是一種獨(dú)立于現(xiàn)場總線的開放式I/O系統(tǒng)，由電子端子排組成。電子端子排的核心是帶現(xiàn)場總線接口的總線耦合器。總線耦合器可用于以下總線系統(tǒng)：
- EtherCAT, 實(shí)時(shí)以太網(wǎng)現(xiàn)場總線；
- Lightbus, 用于快速通訊；
- PROFIBUS DP/FMS 符合 EN 50170 歐洲標(biāo)準(zhǔn)；
- Interbus, 于1987 年進(jìn)入市場；
- CANopen, 用于執(zhí)行器/傳感器領(lǐng)域的多主站總線；
- DeviceNet, 采用 CAN 技術(shù)的設(shè)備總線；
- ControlNet, 標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)場總線；
- Modbus, 開放式現(xiàn)場總線；
- Fipio, WorldFIP 標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線；
- CC-Link, 適用于亞洲市場的現(xiàn)場總線
- SERCOS interface, 來自驅(qū)動(dòng)工程領(lǐng)域的總線；
- RS232/RS485, 較經(jīng)濟(jì)的解決方案網(wǎng)絡(luò)；
- Ethernet TCP/IP, 網(wǎng)絡(luò)總線；
- Ethernet/IP, ODVA 的工業(yè)以太網(wǎng)解決方案；
- PROFINET, PROFINET，來自 PNO 的工業(yè)以太網(wǎng)解決方案;
- USB, 實(shí)驗(yàn)室用快速接口。
采用主站端子，可以總線端子的形式實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線功能。這對于在上位系統(tǒng)中集成了子系統(tǒng)的總線系統(tǒng)來說非常有益。這也就意味著子系統(tǒng)及上位總線系統(tǒng)僅需一個(gè)系統(tǒng)接口。主站端子可用于以下總線系統(tǒng)
：
- AS-Interface, 用于下位控制級的傳感器/執(zhí)行器總線；
- EIB, LON, DALI, 用于樓宇自動(dòng)化的通訊標(biāo)準(zhǔn)；
CU2008
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自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)
T采用 Beckhoff 總線端子后，可把控制柜和安裝端子的端子盒設(shè)計(jì)得更加經(jīng)濟(jì)。通過采用 4 線制端子系統(tǒng)，各種信號的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)都可以直接連接，而無需其它連接系統(tǒng)。現(xiàn)場設(shè)備無需像以往那樣在控制柜（或端子盒）與控制器之間作點(diǎn)對點(diǎn)的連接，這樣可大大減少控制器的設(shè)計(jì)成本，節(jié)約空間、材料、工程量和資金。
現(xiàn)場設(shè)備可以通過 Beckhoff 總線端子系統(tǒng)在產(chǎn)生信號的現(xiàn)場進(jìn)行連接，因此對 Beckhoff 總線端子的安裝和布線就像標(biāo)準(zhǔn)端子排那樣簡易和緊湊。總線端子與控制器之間通過一個(gè)現(xiàn)場總線耦合器連接。
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