控制网络在交流液压实验台中的应用探讨

　　0 引言

　　现场总线作为应用在生产现场、在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的开放型自动控制网络技术,近年来备受关注并得到迅速发展。现场总线以具有数字计算与数字通信能力的现场设备作为网络节点,以总线作为节点间实现数字通信的联系纽带,把控制功能彻底下放到现场,构成分散式、开放式、数字化和可互操作的控制网络,因而又被誉为自动化领域的通信与网络技术。工业数据通信与控制网络一并简称为控制网络,是在现场总线技术的基础上发展形成的,具有比现场总线更宽、更深的技术内涵[1]。

　　1 控制网络的特点及其发展

　　1.1 控制网络的特点

　　控制网络是有别于普通计算机网络、电视、电话等一般通信网络的另一类网络,是企业信息系统的底层网络(Infranet)。与一般网络相比,有适应工业环境,要求实时性强、可靠性高、安全性好,多为短帧传送,通信的传输速率相对较低等特点。与一般控制系统相比,具有开放性、互操作性与互用性、分散智能化、传输信号数字化等特点。

　　控制网络使测控设备具备了数字计算和数字通信能力,提高了信号的测量、传输和控制精度,以及系统与设备的功能和性能。基于以上特点,使控制网络结构得以简化,进而使控制网络与传统控制方式相比在设计、安装、运行和维护维修等方面都具有优越性。图1是控制网络与传统控制两种结构的比较。

　　可以看出,传统控制采用一对一的设备连线,按控制回路进行连接,采用的是4~20mA模拟信号,现场测量变送器、现场开关与位于控制室的控制器间,控制器与现场执行器之间均是一对一连接。控制网络采用智能现场设备与数字信号,把控制功能直接置于现场设备之中,从而把控制功能、各输入模块移至现场,实现了彻底的分散式控制。

　　1.2 控制网络的发展

　　控制网络的产生是信息时代的技术发展对测控系统提出的数字化、网络化、信息化的要求。目前,控制网络有现场总线基金会、LonMark协会、Profibus协会、IEA、SAE、IAONA等组织,有IEC和ISO两个制定其标准的国际标准化组织。以太网已直接进入控制网络,实现“E”网到底,目前尚有通信实时性、环境适应性与可靠性、总线供电及本质安全等问题需要解决。多种控制网络都在致力于与以太网技术的结合,以太网技术已深入到控制网络领域,这无疑会有利于企业信息系统的层次简化,以及横向、纵向的信息集成与交换,也有利于进一步降低系统成本。因此,成为控制网络技术的新亮点[2]。

　　尽管这种由市场利益需求与技术发展双重驱动下而产生多种控制网络标准与产品并存的现状,为实际应用与统一标准带来了诸多不便,不同的控制网络大多有不同应用领域,而网络控制技术仍在不断向前发展,应用领域也更加广泛和深入。