Kenttäohjausverkkoteknologiana kenttäväylää pidetään julkisen tietoverkon laajennuksena liikeohjauksen alalla. Sen nousu tarjoaa uuden mahdollisuuden itse automaattisen ohjaustekniikan kehittämiseen. Kenttäväylä voi käyttää erilaisia medioita (erilaisia langallisia ja langattomia tiloja) digitaalisten signaalien lähettämiseen. Kahdessa johdossa voidaan kytkeä kymmeniin automaattisiin ohjauslaitteisiin, voidaan säästää paljon kaapeleita, paikkakehystä, liitososia. Vähennä järjestelmän suunnittelun, asennuksen ja huollon työtaakkaa. Kenttäväylä muodostaa täydellisen ohjausjärjestelmän, joka on todella hajallaan kentällä, parantaa ohjausjärjestelmän luotettavuutta ja rikastuttaa ohjauslaitteiston tietosisältöä. Se luo edellytykset ohjaustiedon pääsylle julkiseen tietoverkkoon, välittää yhteyden kenttäohjauslaitteiston ja korkeamman ohjauksen hallintaverkon välillä, helpottaa ohjausverkon ja tietoverkon integrointia, helpottaa signaalien etäsiirtoa ja etäautomaattia ohjata.
1. Kenttäväylä on ohjausjärjestelmäkehys
Kenttäväyläohjausjärjestelmä on kenttäväyläteknologiaan perustuva uuden sukupolven hajautettu ohjausjärjestelmä, jolla on tasainen verkkorakenne, avoimuus, yhteentoimivuus, perinteisten ohjaustoimintojen täydellinen hajautus ja yhtenäinen ohjausstrategian konfigurointimenetelmä.
2. Kenttäväylän liikkeenohjausjärjestelmän tyypillinen sovellus:
PC ja itsenäinen digitaalinen liikeohjain ja toimilaite=avoin liikkeenohjausjärjestelmä
Kosketusnäyttö ja itsenäinen digitaalinen ohjain sekä toimilaite=avoin liikeohjausjärjestelmä
Nämä kaksi rakennetta ovat servo-ohjausjärjestelmän ja liikkeenohjaustekniikan kehityssuunta. Se voi hyödyntää täysimääräisesti tietokoneen ja kosketusnäytön resursseja, saattaa loppuun käyttäjäsovellusten kehittämisen kolmannen osapuolen ohjelmistolla ja lähettää luodut ohjelmaohjeet liikeohjaimelle, joka jatkuvasti kääntää päivitetyn sijaintikomennon (liikekäyrän) ja lähettää sen kuljettajalle tietoliikennepäälinjan kautta, ja moottorin kuljettaja välittää ohjaussähkön moottorille suorittaakseen komennon edellyttämän paikannustoiminnon. Moniakselijärjestelmässä yksi ohjain voi ohjata useita moottoreita tai ohjaimia. Servomoottori on tärkein toimeenpanokomponentti, suorita tietty toimenpide. Väylä yhdistää hajallaan olevat mittaus- ja ohjauslaitteet, joilla on viestintäkyky ja taajuusmuuttajan ohjauslaitteet verkkosolmuina muodostaen ohjausverkon, joka voi kommunikoida keskenään ja suorittaa automaattisia ohjaustehtäviä yhdessä
Teollisuuden Ethernet-automaatiojärjestelmä kehittyy kohti verkkoa ja älykästä reaaliaikaista ohjausta, joten viestinnästä on tullut avainasemassa, ja käyttäjien vaatimus yhtenäisestä viestintäprotokollasta ja -verkosta on yhä kiireellisempi. Toisaalta Intranetin/Internetin ja muiden tietoteknologioiden nopea kehitys vaatii yrityksiltä kattavan saumattoman tiedon integroinnin kenttäohjauskerroksesta hallintatasolle ja avoimen infrastruktuurin tarjoamista. Mitä epävarmuus ja reaaliaikainen suorituskyky Ethernet on huono, on ollut älykäs keskitin, aktiivinen kytkentätoiminto, prioriteetti käyttöönotto ja duplex johdotus, ja niin edelleen, periaatteessa ratkaistu. Tietojen törmäysten todennäköisyys voidaan minimoida lisäämällä tiedonsiirtonopeutta, valitsemalla verkon topologia huolellisesti ja rajoittamalla verkon kuormitusta.
On myös useita kansainvälisiä järjestöjä, jotka pyrkivät saamaan Ethernetin hallintaansa. Tämä standardi mahdollistaa verkon näkevän "objekteja".
Embedded networked motion control system (NCS) Liikkeenohjauksen (servo) tarkoituksena on ohjata ja hallita mekaanisten liikkuvien osien sijaintia ja nopeutta reaaliajassa, jotta ne voivat liikkua odotetun liikeradan ja määriteltyjen liikeparametrien mukaan. Avoimen rakenteen liikkeenohjausjärjestelmä on eräänlainen modulaarinen, uudelleenkonfiguroitava, laajennettavissa oleva laitteisto- ja ohjelmistojärjestelmä.
Yllä oleva kuva esittää sulautetun liikeohjaimen arkkitehtuuria. Kuvasta näkyy, että liikeohjain on jaettu kahteen pääosaan: verkkokommunikaatiomoduuliin ja liikkeenohjausmoduuliin. Verkkoviestintämoduuli muodostaa suoran yhteyden Internetiin ja saa ohjauskomennot konsolista ennalta määrätyn tiedonsiirtoprotokollan mukaisesti ja antaa sitten komennot liikkeenohjausmoduulille. Liikeohjausmoduuli on kytketty suoraan moottorin ohjaimeen. Komennon analysoinnin ja arvioinnin jälkeen vastaava moottorin ohjaussignaali lähetetään moottorille. Lisäksi komennon suorituksen tulos palautetaan myös verkon viestintämoduuliin, joka palaa sitten verkon kautta konsoliin.
Sulautetun liikeohjaimen pääominaisuudet:
1. Liikeakselin laajennus Tytärkorttia käytetään laajentamaan ohjaimen liikeakselia. Useita ohjaimia voidaan verkottaa Fiber Optic Networkin avulla useiden akselien ohjaamiseksi. Askelakseli (pulssi plus suunta) ja servoakseli (analoginen ohje ja asennon palaute) voidaan sekoittaa.
2. Digitaalitulon ja -lähdön laajennus
3. Analogisen tulon ja lähdön laajentaminen
4. Sijainnin takaisinkytkentäliittymän laajennus (A/B/Z, SSI, SIN/COS)
5. Kenttäväyläliittymän laajennus: CAN, SERCOS, EtherNet, ProfiBus, DeviceNet, ModBUS, HostLink jne.
"Kenttälaitteet, joissa on sulautettu Ethernet ja sulautetut Internet-palvelimet, ovat pian todellisuutta", ennustaa Siemens Energy & Automationin verkkotuotepäällikkö Horst Kohlbert ja viittaa siihen, että teollinen Ethernet on siirtymässä kenttäohjaustasolle.
Ethernet on paras ratkaisu verkon ohjaamiseen tulevaisuudessa, ja siitä tulee hallitseva kenttäväylä, mutta kenttäväylätekniikka ei helposti poistu olemassa olevilta markkinoilta, ja erilaiset kenttäväylät voivat oppia toisiltaan kehittyäkseen entisestään. Kaikenlaisilla kenttäväylillä on tietty tekninen fokus ja sovelluskentän täydentävyys, tietyltä osin arvovaltaisempia. Useiden kenttäväyloiden rinnakkaiselo ei edistä käyttäjien ja valmistajien investointeja. Suuri määrä väylästandardeja vastaa ei standardeja. Kenttäväyläteknologian kukoistava ja kukoistava kehitys.
Verkon ohjausjärjestelmä edellyttää, että ohjauskentässä käytettävä kenttäväylä on korkean verkkosuorituskyvyn omaava digitaalinen liitäntäverkko, joka on yhteentoimiva ja avoin. Digitaalinen yhteenliittäminen on verkon perusominaisuus. Yhteentoimivuus edellyttää yhtenäisten standardien ja protokollien käyttöönottoa. Avoimuus tarkoittaa, että teknologia on avointa ja laajalti käytettyä. Nyt on itsestäänselvyys, että useita kenttäväylästandardeja on olemassa rinnakkain.
Eri yritykset omien etujensa vuoksi valvovat standardien kehittämistä, jotta kenttäväylä ei ole laajalti käytössä. Tällä hetkellä Ethernet-tekniikka vastaa parhaiten verkon ohjausjärjestelmän kenttäväyläteknologian ominaisuuksia, joten monet yritykset ovat ottaneet Ethernetin teollisuuden ohjausverkkoon.
Saksan Jetter AG:n automaatiojärjestelmä, Israelin ELMO:n MAESTRO, brittiläisen yrityksen TRIO:n innovatiivinen idea, se perustuu 100Mb/s Ethernet hajautettuun älykkääseen ohjausjärjestelmään, julisti, että "verkko on ohjain" mieltä.
1. Hyödynnä brittiläistä TRIO-ohjaimen laajennusta
2. Laajenna Israelin MAESTRO-ohjaimella
Sen ominaisuudet ovat:
(1) Internetin kaltainen rakenne, reaaliaikainen tiedonsiirto ei tarvitse ohjelmointia, ei tarvitse ottaa huomioon verkon hierarkiaa;
(2) Käyttäjille on vain yksi tietojoukko ja yksi ohjelma, ja kaikki tiedot tarvitsee ilmaista vain kerran verkossa. Sekä ohjelmia että tietoja voidaan käyttää uudelleen, ja verkko toimii todellisena palvelimena;
(3) On vain yksi Ethernet-väylä suoraa tiedonsiirtoa varten anturista tehdashallintaan;
(4) Se voidaan yhdistää Internetiin koko tehtaan maailmanlaajuisen verkottumisen toteuttamiseksi;
(5) Ethernet ei ole vain järjestelmäväylä, joka yhdistää eri älykkäisiin moduuleihin, vaan myös kenttäväylä, joka yhdistää kenttälaitteisiin. Tässä ei ole eroa sisäisen ja ulkoisen viestinnän välillä. Hub-tekniikka on integroitu jokaiseen ohjaimeen, ja sisäinen viestintä erotetaan ulkoisesta tiedonsiirrosta osoiteavaruudella.
Jo vuonna 1998 Foxboro käytti menestyksekkäästi Ethernet I/O:ta Micro-I/A-automaatiojärjestelmästään Bayer AG:n kloorialkalitehtaalla. Ethernet yhdistää kaikki kenttälaitteet, ohjaimet ja PC-työasemat erittäin luotettavaksi, edulliseksi, reaaliaikaiseksi ohjaustietoverkkoksi.
Teollinen Ethernet-verkko voi olla Profibus, Devicnet, modbus, controlnet, canopen-protokolla TCP/IP:lle, useiden eri protokollien soveltaminen samassa verkossa, ja antaa niiden ja saman isännän keskustella samanaikaisesti, mutta se ei ei todellakaan ratkaise yleismaailmallisten standardien ongelmaa.
