现场总线运动控制系统的典型应用
PROFIBUS和PROFINET中采用PROFIdrive的运动控制
PROFIBUS和PROFINET中采用PROFIdrive的运动控制Walter Möller-Nehring，PI PROFIdrive技术工作组组长，德国西门子公司工业部驱动技术分公司摘要PROFIdrive是驱动技术的标准行规，该技术取决于PROFIBUS及PROFINET通信系统。
使用一种开放式的“应用行规”（例如，这是一种利用通信系统的经试验和测试的方法），采用集成且直接的方式，连接来自不同制造商的驱动器及控制器。
由于PROFIdrive已包含在国际标准IEC61800-7中，因此，该行规获得国际上的认可，并且其投资也将得到广泛的长期保护。
PROFIdrive能够在机器或系统的生命周期（关于规划，安装，运行，维护，以及扩充或更新）过程中实现相当数量的成本缩减，这是该行规的基础。
PROFIdrive应用行规能够满足与PROFIBUS和PROFINET通信系统联合使用的驱动技术的特殊要求，并且提供有关通信性能的最佳的可测量性。
无论是对设备和系统制造商，还是集成商及最终用户，它都创造了多重效益。
PROFIdrive行规是如何产生的说到该行规的产生，那还要追溯到1991年，当时，工作重点正是PROFIBUS技术。
2002年，随着该行规 3.1版的推出，标志着PROFIBUS DPV2扩展性功能的推出。
2005年，PROFIdrive行规被扩展到覆盖PROFINET，作为下层通信系统。
直到2006年才正式推出版本4.1，也就是当前的版本。
实际上，IEC 61800-7已经对PROFIdrive进行了标准化，并且通过各种国际机构（如OMAC）进行介绍，这就意味着，确保它将来会成为国际上公认的一种标准。
市场上展现出越来越多使用提供集成安全技术的驱动器的趋势。
这说明不再需要额外的监控设备，从而带来了减少配线并节省空间的优势。
从这一观点来看，PROFIdrive和PROFIsafe彼此成为完美的补充。
基于EtherCAT的高性能伺服电机组的现场总线控制系统研究
基于EtherCAT的高性能伺服电机组的现场总线控制系统研究施大发【摘要】随着工业生产设备向着系统化、规模化的方向发展,基于工业以太网的运动控制系统在一些数控系统中得到了很广泛的应用.德国BEOKHOFF公司推出了工业以太网总线Ether CAT技术,因为其配置简单、通信速度快、通信量大等各种优点,目前在很大程度上成为研究的热点.本文在对Ether CAT总线技术进行一定的研究的基础上,设计了机遇Ether OAT总线的高性能伺服电机组的现场总线控制系统,经过系统实际运行测试,取得了较好的效果.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2011(033)004【总页数】3页(P138-140)【关键词】Ether CAT;伺服电机组;控制系统【作者】施大发【作者单位】湖南机电职业技术学院,长沙,410151【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言随着工业生产设备向着系统化、规模化的方向发展，基于工业以太网的运动控制系统在一些数控系统中得到了很广泛的应用，工业以太网通信具有传输速度快，通信数据量大等种种优点，对推动机电一体化设备的快速发展起到了很大的作用。
随着网络通信技术的不断发展，目前，在一定程度上，网络伺服系统成为当前伺服系统发展的主要方向之一。
在此情况下，德国BECKHOFF公司推出了Ether CAT现场总线技术，它具有配置简单，数据传输高速、高效等种种优点。
而且，在网络结构上，几乎支持所有的拓扑类型，包括线型、树型、星型等，每个系统可以配置多达65535台设备，这种总线类型对于大规模的运动控制系统的设计具有很好的优势，本文对基于Ether CAT 的高性能伺服电机组的现场总线控制系统进行了一定的设计研究。
1 控制系统总体架构设计基于Ether CAT的控制系统一般采用的是主从式的架构，主站由PC机配置标准的以太网卡来担任，从站一般采用专用芯片进行设计，主站起到主要的系统控制作用，向总线上的设备发送相应的命令，从站根据自己的地址取出相应的控制命令，根据命令进行伺服电机的运动控制动作。
profibus总线应用实例
profibus总线应用实例Profibus总线应用实例Profibus（过程领域总线）是一种广泛应用于自动化领域的现场总线技术，它能够实现工业设备之间的通信和数据交换。
在工业自动化系统中，Profibus总线被广泛应用于控制系统、传感器、执行器和其他设备之间的通信。
本文将介绍几个Profibus总线的应用实例，以说明其在工业领域的重要性和优势。
1. 工厂自动化在现代工厂中，各种设备和系统需要进行高效的通信和协调。
Profibus总线提供了一种可靠的通信方式，使得不同设备之间可以实现数据交换和控制命令的传输。
例如，PLC控制器可以通过Profibus总线与传感器和执行器进行通信，实现对生产线的精确控制和监控。
这种应用可以大大提高工厂的生产效率和自动化水平。
2. 过程控制在化工、石油和能源等过程控制领域，Profibus总线被广泛应用于各种传感器和执行器之间的通信。
通过Profibus总线，温度传感器、压力传感器、流量计等可以将实时数据传输到控制系统，实现对生产过程的精确控制和监测。
同时，控制系统也可以通过Profibus总线下发指令，控制执行器的动作，调整工艺参数，提高生产过程的稳定性和可靠性。
3. 机器人控制机器人技术在制造业中扮演着越来越重要的角色，它可以实现高精度、高效率的生产和组装。
Profibus总线在机器人控制中的应用可以实现机器人与其他设备之间的实时通信和数据交换。
例如，机器人可以通过Profibus总线获取传感器数据，根据实时反馈进行精确的运动控制和路径规划。
这种应用能够大大提高机器人的灵活性和智能化水平，满足不同生产需求。
4. 远程监控Profibus总线还可以用于远程监控系统，实现对设备状态和生产过程的远程监测和控制。
通过Profibus总线，监控系统可以实时获取设备的运行数据，并进行分析和判断。
当设备出现异常或故障时，监控系统可以通过Profibus总线下发指令，进行远程重启或调整，提高故障处理的效率和准确性。
现场总线简答题
1.现场总线的定义及特点定义：现场总线是实现自动化控制系统现场设备或仪表之间互连的通信网络，应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行节点数字通信的系统。
也可称为开放式、数字、多点通信的底层控制网络。
特点：除了它的数字化、节点智能化、开发式、互换性能好、布线简单的特征外，其最大优点表现在既可以把系统对各节点的控制功能和权利充分下放给节点本身的微处理器，必要时又可以由监控中心的虚拟控制平台实施集中控制，同时它又可以使得各节点之间直接通信。
9. PROFIBUS家族构成及各自应用方面？PROFIBUS由三个兼容部分组成：PROFIBUS-DP（分布式外围设备）；PROFIBUS-PA过程自动化 )；PROFIBUS-FMS(现场总线报文规范 )。
(1) PROFIBUS-DP：定义了第一、二层和用户接口。
第三到七层未加描述。
用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为。
(2) PROFIBUS-FMS：定义了第一、二、七层，应用层包括现场总线信息规范（Fieldbus Message Specification-FMS）和低层接口（Lower Layer Interface—LLI）。
FMS包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务。
LLI协调不同的通信关系并提供不依赖设备的第二层访问接口。
(3) PROFIBUS-PA：PA的数据传输采用扩展的PROFIBUS-DP协议。
另外，PA还描述了现场设备行为的PA行规。
根据IEC1158-2标准，PA的传输技术可确保其本征安全性，而且可通过总线给现场设备供电。
使用连接器可在DP上扩展PA网络。
10.PROFIBUS总线存取协议及传输特点？(1) 三种PROFIBUS（DP、FMS、PA）均使用一致的总线存取协议。
该协议是通过OSI 参考模型第二层（数据链路层）来实现的。
用总线控制变频器实例案
解决方案三菱FX-PLC 与三菱变频器的R S-485 通讯摘要：本文介绍了三菱FX系列PLC与三菱变频器之间RS-485通讯控制及数据格式，详细分析了通讯控制调速系统与一般模拟量控制调速系统相比的优越性。
并给出了应用实例及其PLC程序。
关键词：PLC 变频器通讯协议一引言在现代工业控制系统中，PLC和变频器的综合应用最为普遍。
比较传统的应用一般是使用PLC的输出接点驱动中间继电器控制变频器的启动、停止或是多段速；更为精确一点的一般采用PLC加D/A 扩展模块连续控制变频器的运行或是多台变频器之间的同步运行。
但是对于大规模自动化生产线，一方面变频器的数目较多，另一方面电机分布的距离不一致。
采用D/A扩展模块做同步运动控制容易受到模拟量信号的波动和因距离不一致而造成的模拟量信号衰减不一致的影响，使整个系统的工作稳定性和可靠性降低。
而使用RS-485通讯控制，仅通过一条通讯电缆连接，就可以完成变频器的启动、停止、频率设定；并且很容易实现多电机之间的同步运行。
该系统成本低、信号传输距离远、抗干扰性强。
二系统硬件组成和连接系统硬件组成如图 1 所示，主要由下列组件构成；图 1 ：系统硬件组成1、FX2N-32MT-001 为系统的核心组成。
2、FX2N-485-BD 为FX2N 系统PLC 的通讯适配器，主要用于PLC 和变频器之间的数据的发送和接收。
3、SC09 电缆用于PLC 和计算机之间的数据传送。
4、通讯电缆采用五芯电缆自行制作。
下文介绍通讯电缆的制作方法和连接方式：变频器端的PU 接口用于RS485 通讯时的接口端子排定义如下图 2 所示：（从变频器下面看）图 2 ：变频器接口端子排定义图 3 ：PLC 和变频器的通讯连接示意图用户自行按图 3 所示定义五芯电缆线的一端接FX2N-485BD ，而另一端( 如图2) 用专用接口压接五芯电缆接变频器的PU 口。
（将FR-DU04 面板取下即可）三PLC 和变频器之间的485 通讯协议和数据定义PLC 和变频器之间进行通讯，通讯规格必须在变频器的初始化中设定，如果没有进行设定或有一个错误的设定，数据将不能进行通讯。
几种典型的现场总线
点对点寻址，多点之间广播式寻址，路 由信息
组帧，数据，编码，CRC错误检查，可 预测CSMA，冲突避免，优先级，冲突检测
特定传输媒介的接口，调制方案，收发 种类
CPU 应用CPU
网络CPU 网络CPU 网络CPU 网络CPU MAC CPU MAC CPU
5.2 LonWorks总线
需编写应用程序
5.2 LonWorks总线
5.2.3 LonTalk协议
LonTalk通信协议是LonWorks技术的核心，它提供了OSI 参考模型的全部7层服务，并固化于Neuron芯片。表5－4 列出的是对应七层OSI参考模型的LonTalk协议为每层提 供的服务。
OSI层 7应用层
6表示层 5会话层 4传输层 3网络层 2链路层 1物理层
LNS构架如图CA应用程序（远程）
LCA对象服务控件
对象服务 和NSS
数据服务
LCA对象服务控件 数据服务
NSI
NSI
图5-6 LNS组件构架
5.2 LonWorks总线
5.2.6 网络管理
LON局部网络技术的控制系统的特点：
➢ 系统具有无中心控制的真正分布式控制节点模式，使控制节点尽量 靠近被控设备。
5.2.4 Neuron C语言
Neuron C是专门为Neuron芯片设计的编程语言。它的一 些主要功能如下：
➢ 一个新的对象类－网络变量NV（Network Variables），它简化了节 点间的数据共享
➢ 一个新的语句类型－when语句，它引入了事件（Events）并定义了 这些事件的当前时间顺序
LonWorks总线是一种基于嵌入式神经元芯片的现场总线 技术，具有强劲的实力。它被广泛应用在楼宇自动化、 家庭自动化、保安系统、办公设备、运输设备、工程过 程控制等领域，低成本和高性能是它的最大优势。
现场总线(重点)
一章1、现场总线：应用在生产现场，在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的技术。
2、现场总线技术特点：系统的开放性、互可操作性、通信的实时性和确定性、现场设备的智能与功能自治性、对现场环境的适应性。
3、现场总线的优越性：节省硬件数量与投资、节省安装费用、节省维护开销、用户具有系统集成主动权、提高系统的准确性与可靠性。
4、企业网络系统按功能结构划分为：企业资源规划层ERP、制造执行层MES、现场控制层FCS。
二章1、总线协议：总线上的设备如何使用总线的一套规划。
2、总线主设备：有能力在总线上发起通信的设备。
3、总线仲裁：对总线冲突的处理过程，根据某种裁决规则来确定下一个时刻具有总线占有权的设备。
有集中仲裁和分布式仲裁两种。
4、数据通信系统中，无线传输媒体：电磁波、红外线。
有线媒体：双绞线、电缆、电力线、光缆。
5、工业数据通信中常用数据传输速率9600b/s、31.25kb/s、500kb/s、1mb/s、2.5mb/s、10mb/s、100mb/s。
6、误码率pe：数字通信中二进制码元出现传输出错的概率。
用处：7、增加带宽w并不能无限制地是信道容量增大。
8、模拟数据编码：采用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0、1状态。
数字数据编码：用低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态。
9、模拟数据编码的三种编码方法：幅值键控ASK、频移键控FSK、相移键控PSK。
10、曼彻斯特编码定义：数据通信中最常用的一种基带信号编码。
好处：在一个位时间内，其中间点总有一次信号电平的变化，这一信号电平的变化可用来作为节点间的同步信息，无需另外传送同步信息。
11、串行传输：数据流以串行方式逐位地在一条信道上传输。
并行传输：将数据以成组的方式在两条以上的并行通道上传输。
12、同步传输和异步传输是指通信处理中使用时钟信号的不同方式。
13、同步原因：接收方为了能正确恢复位串序列，必须能正确区分出信号中的每一位，区分出每个字符的起始与结束位置，区分出报文帧的起始与结束位置。
集散控制系统与现场总线6
DCS与现场总线
6.3.2 现场总线协议模型
4.用户层 主要任务是制定现场总线设备中数据库信息的存取规则 ， 定 义功能块，提供系统组态语言。 网络管理部分将4个层次有机地结合在一起，协调地工作。
DCS与现场总线
6.3.3 现场总线仪表
1.所有公司生产的现场仪表，具有统一的总线协议，或者是必 须遵守相关的通信规约。
·工作时间记录; · 温度测量：当前温度、最小/最大温度（记忆）、 每个温度段的工作时间、设定点报警检测。 ·在线控制阀座（上、下行程位置）; ·监视或显示可调阈值：累积行程、100％阀位、 动作次数、死区补偿; ·报警1和2（位置报警）的次数。
信息差错检测 可帮助技术人员缩短查找故障的时间。
DCS与现场总线
6.1.1 现场总线的基本定义
2.全数字化 现场总线采用数字信号通信，用数字通信代替4-20mA的连接 标准。 各种开关量、模拟量信号转变为数字信号，然后通过总线传 输。 3.双向传输 一条总线上既可以向上传递各类传感器信号，又可以向下传 递执行器的控制信号。 通过串行通信接口部件，使所有现场设备采用统一的协议标 准。
6.4 现场总线的技术应用
6.4.1 现场总线网络的应用特征
1. 通信介质——双绞线、光纤、无线等，实现成本低；IT网络需要专用电缆
，如同轴电缆、光纤等，实现成本高。
2. 通信响应的实时性——对实时性要求较高；IT网络的实时性可以忽略。
3. 传输的信息长度
数据传输长度一般都比较小，节点通常也较少，对网络传输吞吐量要求不高
。IT网络传输大批量数据信息，通信量较大。
4. 环境适应性与安全性
较强的环境适应性和安全性，包括防电磁干扰、防潮、防震动等；IT网络则
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现场总线运动控制系统的典型应用
一、现场总线控制网络——信息技术发展在运动控制领域的延伸
现场总线作为现场控制网络技术，被视为公用数据网络在运动控制领域的延伸，它的兴起为自控技术本身的发展提供了新的机遇。
现场总线可采用多种介质（多种有线和无线方式）传送数字信号。
在两根导线上可挂接多至几十个自控设备，能节省大量线缆、槽架、连接件。
减少系统设计、安装、维护的工作量。
现场总线形成真正分散在现场的完整控制系统，提高了控制系统运行的可靠性，丰富了控制设备的信息内容。
为控制信息进入公用数据网络创造了条件，沟通了现场控制设备之间及其与更高控制管理层网络之间的联系，便于实现管控一体化
控制网络与数据网络的结合，便于实现信号的远程传送与异地远程自动控制。
1、现场总线是一种控制系统框架
现场总线控制系统是建立在现场总线技术基础上的网络结构扁平化，具有开放性、可互操作性、常规控制功能彻底分散、有统一的控制策略组态方法的新一代的分散型控制系统。
2、现场总线运动控制系统的典型应用：
1 PC+独立数字运动控制器+执行机构=开放式运动控制系统
2 触摸屏+独立数字控制器+执行机构=开放式运动控制系统
上述两种结构是伺服控制系统的发展方向，也是运动控制技术的发展方向。
它能充分利用PC 机和触摸屏的资源，由第三方软件完成用户应用程序开发，将生成的程序指令传送给运动控制器，由控制器不断转译产生更新的位置命令（运动曲线）并通过通信总线下传给驱动器，电机驱动器将控制电流传送给电机，这样完成命令所需定位。
在一个多轴系统中，一个控制器可以控制多个电机或驱动器。
伺服电机是主要的执行部件，完成具体动作。
总线将分散的有通信能力的测量控制设备、驱动控制设备作为网络节点，连接成能相互沟。