奧地利貝加萊總線控制器模塊X20PS9400

現場總線的本質原理

　　1）現場通信網絡

　　現(xian)(xian)(xian)(xian)場(chang)總線把通(tong)信線一(yi)直延伸到生產現(xian)(xian)(xian)(xian)場(chang)或生產設(she)備是用于(yu)過程自動化(hua)和制(zhi)(zhi)造(zao)自動化(hua)的現(xian)(xian)(xian)(xian)場(chang)設(she)備或現(xian)(xian)(xian)(xian)場(chang)儀表互聯的現(xian)(xian)(xian)(xian)場(chang)通(tong)信網絡(luo)，傳統的DCS的通(tong)信網絡(luo)截止于(yu)控(kong)制(zhi)(zhi)站或輸入輸出單(dan)元(yuan)。現(xian)(xian)(xian)(xian)場(chang)儀表與控(kong)制(zhi)(zhi)室輸入輸出端口仍然是一(yi)對一(yi)的模擬信號傳輸，工(gong)業(ye)生產現(xian)(xian)(xian)(xian)場(chang)的環(huan)境十(shi)分惡劣(lie)，既有各種(zhong)電磁場(chang)的干(gan)擾噪(zao)聲，又有各種(zhong)酸、堿(jian)、鹽(yan)等腐蝕性有害物質(zhi)，還有高(gao)溫低溫、高(gao)濕度和各種(zhong)粉塵。現(xian)(xian)(xian)(xian)場(chang)總線能適應工(gong)業(ye)生產現(xian)(xian)(xian)(xian)場(chang)的惡劣(lie)環(huan)境，從(cong)而實現(xian)(xian)(xian)(xian)了全數字通(tong)信。

2）現場設備互連

　　現場設備或現場儀表是指(zhi)傳感器、變送(song)器和執行器等。這些設備能通過一對(dui)傳輸(shu)線(xian)(xian)互連傳輸(shu)線(xian)(xian)可以是雙絞線(xian)(xian)、同軸電纜、光纜和電源線(xian)(xian)等并可根據需要因地制宜的選(xuan)擇(ze)不同類型的傳輸(shu)介質。

　　3）互(hu)換性和互(hu)操(cao)作性

　　現(xian)場(chang)(chang)設(she)備(bei)(bei)或現(xian)場(chang)(chang)儀表種類繁多，沒有(you)仟何(he)一(yi)(yi)家制(zhi)(zhi)造(zao)商(shang)可(ke)以(yi)(yi)提(ti)供(gong)一(yi)(yi)個工廠所需的(de)全(quan)部(bu)現(xian)場(chang)(chang)設(she)備(bei)(bei)。所以(yi)(yi)，互相連接不同(tong)制(zhi)(zhi)造(zao)商(shang)的(de)產(chan)品(pin)是不可(ke)避免的(de)用(yong)(yong)戶(hu)不希(xi)望為所選用(yong)(yong)的(de)產(chan)品(pin)不同(tong)而在硬件(jian)或軟(ruan)件(jian)上(shang)花很大力氣。希(xi)望選用(yong)(yong)各制(zhi)(zhi)造(zao)商(shang)性(xing)(xing)能(neng)價格(ge)比的(de)產(chan)品(pin)集(ji)成在一(yi)(yi)起，實現(xian)即(ji)接即(ji)用(yong)(yong)。用(yong)(yong)戶(hu)希(xi)望對不同(tong)品(pin)牌的(de)現(xian)場(chang)(chang)設(she)備(bei)(bei)統(tong)一(yi)(yi)組(zu)態，構成所需要的(de)控(kong)制(zhi)(zhi)回路。這(zhe)些就是現(xian)場(chang)(chang)設(she)備(bei)(bei)互換性(xing)(xing)和互操作性(xing)(xing)的(de)含義。

　　4）分散功能塊

　　FCS廢止了DCS的輸(shu)入(ru)/輸(shu)出單元和控(kong)(kong)制(zhi)站(zhan)，把DCS控(kong)(kong)制(zhi)站(zhan)的功(gong)能(neng)分(fen)散的分(fen)配給現(xian)(xian)場儀(yi)表(biao)，從(cong)而構(gou)(gou)成(cheng)虛擬控(kong)(kong)制(zhi)站(zhan)。例(li)如流(liu)量(liang)變(bian)送器不僅具有(you)流(liu)量(liang)信號變(bian)換(huan)、補(bu)償輸(shu)入(ru)模(mo)塊(kuai)(kuai)，而且有(you)PID控(kong)(kong)制(zhi)和運算功(gong)能(neng)塊(kuai)(kuai)；調節(jie)閥的基本功(gong)能(neng)是信號驅(qu)動和執行，還內(nei)含輸(shu)出特(te)性補(bu)償模(mo)塊(kuai)(kuai)；也可以(yi)有(you)PID控(kong)(kong)制(zhi)和運算模(mo)塊(kuai)(kuai)；還可以(yi)有(you)閥門特(te)性自校驗和自診斷功(gong)能(neng)。功(gong)能(neng)塊(kuai)(kuai)分(fen)散在多臺現(xian)(xian)場儀(yi)表(biao)中(zhong)，并可統(tong)一組態(tai)，用戶可以(yi)靈活(huo)選擇各種功(gong)能(neng)模(mo)塊(kuai)(kuai)，構(gou)(gou)成(cheng)所需要的控(kong)(kong)制(zhi)系統(tong)，實(shi)現(xian)(xian)*的分(fen)散控(kong)(kong)制(zhi)。

　　5）通信線供電

　　通信線(xian)供電方式允(yun)許現(xian)場(chang)儀(yi)表直接從通信線(xian)上攝取能(neng)量，這種方式提供于本質安(an)(an)全(quan)環境的低功耗現(xian)場(chang)儀(yi)表，與其配套的還有(you)安(an)(an)全(quan)柵，化工、煉(lian)油等企業的生產現(xian)場(chang)有(you)可燃性物質，所用現(xian)場(chang)設備必須(xu)嚴格遵循(xun)安(an)(an)全(quan)防(fang)爆標準，現(xian)場(chang)總線(xian)也不能(neng)例外。

　　6）開(kai)放式(shi)互連(lian)網(wang)絡

　　現(xian)(xian)場總線為開放互(hu)連(lian)(lian)網(wang)絡(luo)，既可與(yu)同層(ceng)網(wang)絡(luo)互(hu)連(lian)(lian)，也可與(yu)不同層(ceng)網(wang)絡(luo)互(hu)連(lian)(lian)，不同制(zhi)造商的(de)(de)網(wang)絡(luo)互(hu)連(lian)(lian)十分簡(jian)單。用(yong)戶不必在硬件(jian)(jian)或(huo)軟件(jian)(jian)上花多大力氣開放式(shi)互(hu)連(lian)(lian)網(wang)絡(luo)還體現(xian)(xian)在網(wang)絡(luo)數據庫共(gong)享(xiang)，通過網(wang)絡(luo)對現(xian)(xian)場設備和(he)功能塊的(de)(de)統(tong)一(yi)(yi)組(zu)態(tai)，天衣(yi)無縫的(de)(de)把不同制(zhi)造商的(de)(de)網(wang)絡(luo)及設備融為一(yi)(yi)體，構成(cheng)統(tong)一(yi)(yi)的(de)(de)FCS。

奧地利貝加萊總線控制器模塊X20PS9400

嵌入式(shi)工(gong)(gong)控(kong)(kong)機(ji)(ji)是為應用(yong)在各類狹小空間而設計的緊湊型工(gong)(gong)控(kong)(kong)機(ji)(ji)，因低功耗無(wu)風扇設計、小巧的的體積、穩定(ding)的性能而在工(gong)(gong)控(kong)(kong)機(ji)(ji)應用(yong)中日趨廣泛。隨著嵌入式(shi)技術的發展，嵌入式(shi)工(gong)(gong)控(kong)(kong)機(ji)(ji)發展迅速，在工(gong)(gong)控(kong)(kong)機(ji)(ji)應用(yong)中占據越來越重(zhong)要(yao)的位置。那么，你(ni)知道嵌入式(shi)工(gong)(gong)控(kong)(kong)機(ji)(ji)和傳統工(gong)(gong)控(kong)(kong)機(ji)(ji)之間在性能上(shang)有(you)什么區別嗎？

嵌(qian)入式(shi)工(gong)控機與傳(chuan)統工(gong)控機的(de)性能比較(jiao)

一、功耗低

1、采用低(di)能耗處理器

2、無(wu)風扇結構設計(ji)，機體(ti)使用被(bei)動式鋁擠材質散(san)熱鰭片(pian)，將處理器芯片(pian)上(shang)的熱量迅速傳導到(dao)鋁擠鰭片(pian)，提高(gao)散(san)熱效(xiao)率。

3、全密(mi)封結構設計，適(shi)應多(duo)塵、高溫、潮濕、電磁(ci)干擾嚴重等復雜環(huan)境。

二、體積小

緊(jin)湊型(xing)設計，可應用(yong)在各類狹小空(kong)間(jian)，并充分考慮對外接(jie)口及(ji)安裝(zhuang)空(kong)間(jian)合理(li)利用(yong)，產品功能適配性好。

三、可靠性高

除電氣功能(neng)滿足可(ke)靠性設(she)(she)計(ji)外，還需(xu)滿足散熱設(she)(she)計(ji)、電磁兼容設(she)(she)計(ji)、防塵防水設(she)(she)計(ji)、抗振動設(she)(she)計(ji)等(deng)可(ke)靠性設(she)(she)計(ji)內容。

四、使用周期長

嵌入式(shi)工(gong)控機往(wang)往(wang)和具體應用有(you)機地結合(he)在一起，嵌入式(shi)工(gong)控機的(de)升級換代(dai)也是和具體產品(pin)(pin)同步(bu)進行，因此嵌入式(shi)系統產品(pin)(pin)一旦(dan)進入市場，具有(you)較長的(de)使用周期。

嵌入(ru)式工控機是否可以(yi)取代傳統(tong)工控機

1、嵌(qian)入式工(gong)控(kong)機(ji)(ji)處在整個測控(kong)系(xi)統中的(de)前端(duan)，向上的(de)連接往(wang)往(wang)是(shi)傳統工(gong)控(kong)機(ji)(ji)，傳統工(gong)控(kong)機(ji)(ji)的(de)運(yun)算能力(li)、軟件資(zi)源、數據庫支持(chi)等(deng)方面都是(shi)嵌(qian)入式工(gong)控(kong)機(ji)(ji)難以企及(ji)的(de)。

2、在大型系統構建中(zhong)，傳統工控(kong)機的系統擴展能(neng)力(li)、網絡通訊能(neng)力(li)也(ye)是嵌入式工控(kong)機難(nan)以替代的。

3、在可視化(hua)設(she)計(ji)、流(liu)程(cheng)監控(kong)、數據(ju)統計(ji)、科學計(ji)算等領域，傳統工(gong)控(kong)機具有先天的優勢(shi)。

X20系統-總線型CPU

X20XC0201

X20BB32

X20PS9500

X20XC0202

X20BB37

X20系(xi)統-標準型(xing)CPU

X20CP3486

X20CP3485-1

X20CP3484

X20CP1486

X20CP1485-1

X20CP1484

X20系統(tong)-緊湊型CPU

X20CP0292

X20CP0201

X20BB27

X20CP0291

X20BB22

X20PS9500

X20系統-IF通信(xin)模(mo)塊

X20IF1063

X20IF1082

X20IF2772

X20IF1020

X20IF1061

X20IF1072

X20IF1091

X20IF2792

X20IF1030

X20系(xi)統-電氣模塊

X20CS1030

X20CS2770

X20CS1020

X20CS1070

X20系統-總線(xian)控(kong)制器

X20BC0053

X20BC0073

X20BC0087

X20BB80

X20PS9400

X20BC0043

X20BC0063

X20BC0083

X20BC1083

X20BB81

X20IF1091-1

X20系(xi)統-總線接收和(he)總線中繼模塊

X20BR9300

X20BT9400

X20BT9100

X20系(xi)統-電源模塊

X20PS2110

X20PS3310

X20PS2100

X20PS3300

X20系(xi)統-數(shu)字(zi)量(liang)輸入模塊

X20DI2372

X20DI2653

X20DI4372

X20DI4760

X20DI6372

X20DI9371

X20DI2371

X20DI2377

X20DI4371

X20DI4653

X20DI6371

X20DI6553

X20DI9372

X20系統-數字量輸出模塊

X20DO2322

X20DO2649

X20DO4322

X20DO4332

X20DO4623

X20DO6322

X20DO8331

X20DO9321

X20DO2321

X20DO2623

X20DO4321

X20DO4331

X20DO4529

X20DO6321

X20DO6529

X20DO8332

X20DO9322

X20系統(tong)-數(shu)字量混合模塊

X20DM9324

X20系統-模擬量輸入(ru)模塊

X20AI2622

X20AI4622

X20AI1744

X20AI2632

X20AI4632

X20系統-模擬量輸(shu)出模塊

X20AO2632

X20AO4632

X20AO2622

X20AO4622

X20系(xi)統-溫度模塊(kuai)

X20AT2402

X20AT6402

X20AT2222

X20AT4222

X20系統-其他功能模塊

X20CM1201

X20CM8323

X20PD0012

X20PD2113

X20CM0985

常模(mo)(mo)塊電源并聯要解決的(de)(de)首要問題就是均流(liu)問題。均流(liu)以保證模(mo)(mo)塊間電流(liu)應力和熱(re)應力的(de)(de)均勻(yun)分(fen)配(pei)，防止一臺或多臺模(mo)(mo)塊運行(xing)在(zai)電流(liu)極限狀(zhuang)態。因為并聯運行(xing)的(de)(de)各模(mo)(mo)塊特(te)性(xing)(xing)并不(bu)一致，外特(te)性(xing)(xing)好(hao)的(de)(de)可能承擔更多的(de)(de)電流(liu)，甚(shen)至過載;而外特(te)性(xing)(xing)差(cha)的(de)(de)運行(xing)在(zai)輕載，甚(shen)至空載。這樣不(bu)均勻(yun)的(de)(de)電流(liu)使得(de)熱(re)應力大，降低了可靠性(xing)(xing)。實驗證明，電子元器件溫(wen)升從25度上升到50度時，其壽命僅為25度時的(de)(de)1/6。

隨著模(mo)塊電(dian)源(yuan)市場(chang)日趨(qu)成熟，一些低電(dian)壓輸入超大功(gong)率(lv)的(de)(de)模(mo)塊電(dian)源(yuan)越(yue)來(lai)越(yue)受到客戶的(de)(de)青睞，但是在一些低壓大功(gong)率(lv)場(chang)合中，單臺(tai)(tai)模(mo)塊電(dian)源(yuan)是無(wu)法滿(man)足負載功(gong)率(lv)要(yao)求(qiu)的(de)(de)，于(yu)是就需要(yao)考慮并(bing)(bing)聯。利(li)用多臺(tai)(tai)中/小功(gong)率(lv)的(de)(de)電(dian)源(yuan)并(bing)(bing)聯，不僅可以達到負載功(gong)率(lv)要(yao)求(qiu)，降低應力(li);而(er)且還(huan)可以應用冗余技(ji)術(shu)，提高系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)可靠性。實驗證(zheng)明，兩(liang)臺(tai)(tai)并(bing)(bing)聯系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)故(gu)障率(lv)遠小于(yu)單臺(tai)(tai)電(dian)源(yuan)的(de)(de)故(gu)障率(lv)，因此多臺(tai)(tai)的(de)(de)情況下，系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)可靠性將(jiang)顯著增強。

因此，對(dui)若干個(ge)開關變換器模塊并聯的電源(yuan)系統，其要(yao)求(qiu)是(shi)：

1）各模(mo)塊承受的電流能自動平衡，實現均流

2）為提高系(xi)統的可(ke)調性，盡可(ke)能(neng)不(bu)增(zeng)加外部均流控制的措施(shi)，并(bing)使均流與冗余技術結合

3）當輸入電壓(ya)和/或(huo)負載(zai)電流變(bian)化時，應保持輸出電壓(ya)穩定，并且(qie)均流的瞬態(tai)響應好

常見的均流方法有：

1輸出阻抗(kang)法（下垂法，電壓調整率法）

并聯的(de)各模(mo)塊(kuai)的(de)外(wai)特(te)(te)性(xing)(xing)呈下(xia)垂(chui)特(te)(te)性(xing)(xing)，負載越重，輸出電(dian)壓越低。在(zai)并聯時，外(wai)特(te)(te)性(xing)(xing)硬(ying)（內阻小(xiao)）的(de)模(mo)塊(kuai)輸出電(dian)流大;外(wai)特(te)(te)性(xing)(xing)軟的(de)模(mo)塊(kuai)輸出電(dian)流小(xiao)。輸出阻抗法的(de)思(si)路是，設法將外(wai)特(te)(te)性(xing)(xing)硬(ying)（內阻小(xiao)、斜率小(xiao)）的(de)外(wai)特(te)(te)性(xing)(xing)斜率調(diao)整得(de)接(jie)近(jin)外(wai)特(te)(te)性(xing)(xing)軟的(de)模(mo)塊(kuai)，使得(de)兩個(ge)模(mo)塊(kuai)的(de)電(dian)流分配接(jie)近(jin)均勻。

2、主從設置法

主從(cong)設置法即是認為(wei)選定一(yi)(yi)個模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)作(zuo)為(wei)主模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)（MasterModule），其余模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)作(zuo)為(wei)從(cong)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)（SlaveModule）。用主模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓調節器(qi)來控制(zhi)其余并聯(lian)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓調整值，所(suo)有(you)(you)并聯(lian)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)內部具有(you)(you)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)型內環控制(zhi)。由于各從(cong)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)按同一(yi)(yi)基準電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)調制(zhi)（主模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓誤(wu)差轉換成的(de)(de)基準電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)），從(cong)而與主模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)一(yi)(yi)致，實現均流(liu)(liu)(liu)。

主從設置法的主要缺(que)點(dian)：

1）主從模(mo)塊之間(jian)必須(xu)有通訊聯系(xi)，使系(xi)統復雜(za)

2）若主(zhu)模塊(kuai)失效，整個系(xi)統將(jiang)不能工作(zuo)，不適用與冗余(yu)并聯系(xi)統

3）電壓環(huan)的帶寬(kuan)大，容易受外界(jie)干擾

3、平均電流自動均流法

用均(jun)(jun)流(liu)母線來(lai)連接所(suo)有(you)(you)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)輸出電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)取(qu)樣(yang)(yang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)的(de)輸出端，均(jun)(jun)流(liu)母線上(shang)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)由(you)所(suo)有(you)(you)并聯電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)系(xi)統取(qu)樣(yang)(yang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)，經各(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)的(de)均(jun)(jun)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻所(suo)提(ti)供(gong)。通俗地(di)說，即是(shi)均(jun)(jun)流(liu)母線的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)為各(ge)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)信（以電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)呈(cheng)現(xian)）的(de)平均(jun)(jun)值，然后各(ge)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)信號(hao)（以電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)呈(cheng)現(xian)）再與均(jun)(jun)流(liu)信號(hao)比較，得到補償量用來(lai)進行控(kong)制。

平(ping)均電流自動均流法可以均流。但(dan)是，當(dang)連接在(zai)母線(xian)上的某一個模塊不工作(zuo)時(shi)，將導致母線(xian)平(ping)均值降(jiang)低，電壓下調，到達(da)下線(xian)時(shi)出現(xian)故障。

4、最大(da)電流法自動均流

又稱“民主均流法(fa)"，該法(fa)與主從設置(zhi)法(fa)相(xiang)似，區(qu)別在于主模塊(kuai)是不(bu)固定的，系統中(zhong)電(dian)流最大的模塊(kuai)自動作為主模塊(kuai)工作。

5、熱應力自動均流法

該法(fa)按每個模(mo)塊(kuai)的(de)(de)電流和(he)溫(wen)度(du)（即熱應(ying)力）自動(dong)均(jun)(jun)流。系統中仍以各模(mo)塊(kuai)電流平均(jun)(jun)值得(de)到(dao)均(jun)(jun)流母(mu)線作(zuo)為比較(jiao)參考(kao)，各模(mo)塊(kuai)的(de)(de)電流信(xin)號再與均(jun)(jun)流母(mu)線作(zuo)比較(jiao)得(de)到(dao)誤(wu)差，進而補(bu)償(chang)控制。（目前不太明白與前面的(de)(de)平均(jun)(jun)電流法(fa)的(de)(de)區別）

6、外加均流控制器

應用此法(fa)時(shi)，每個模塊的(de)(de)控(kong)(kong)(kong)制電(dian)路(lu)中都(dou)需(xu)要加一(yi)個特(te)殊的(de)(de)均流(liu)控(kong)(kong)(kong)制器，用以檢測并聯各模塊電(dian)流(liu)不(bu)均衡情況(kuang)，調(diao)整控(kong)(kong)(kong)制信號(hao)，從而實現均流(liu)。但(dan)是均流(liu)控(kong)(kong)(kong)制器的(de)(de)引入增(zeng)加了系統(tong)的(de)(de)復(fu)雜性，若設計不(bu)正確，可能使(shi)系統(tong)不(bu)穩定。