在工業(yè)控制系統(tǒng)中,通訊是整個系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵所在。紫金橋組態(tài)軟件支持的通訊方式主要分為以下幾種:
板卡通訊方式
串口通訊方式
以太網(wǎng)通訊方式
無線通訊方式
以下就這幾種方式作簡單的分析與比較
板卡通訊方式
板卡通訊即在控制系統(tǒng)中通過在上位機加裝板卡,由計算機為板卡分配一定的總線帶寬或中斷進行數(shù)據(jù)處理的一種通訊方式。
常見的板卡通訊方式主要是通過占用PCI總線或ISA總線的方式實現(xiàn)。其中PCI總線的通訊效率遠大于ISA總線,因此現(xiàn)在工業(yè)控制系統(tǒng)中PCI板卡的使用遠遠大于ISA總線的使用。
從采樣速率上考慮:由于板卡能直接與計算機內(nèi)部總線進行通訊,其數(shù)據(jù)處理速度是所有通訊方式中速度最快的。典型應(yīng)用如研華PCI高速采集卡,以及不斷發(fā)展完善的各類工業(yè)控制現(xiàn)場總線如PROFIBUS、DEVICENET等都是通過板卡方式實現(xiàn)高速采集的。
以國際應(yīng)用最為廣泛的現(xiàn)場總線profibus為例,其現(xiàn)場儀表的數(shù)據(jù)刷新速率能達到100ms以內(nèi)；研華的PCI-1714能達到30ms/s的采樣速率。
從成本上考慮:板卡方式的使用成本也相對低廉。
從通訊距離上考慮:普通的板卡抗干擾通訊距離為1~10m；如果采用現(xiàn)場總線,從理論上講profibus在使用中繼的情況下的最大值能夠達到96公里,但是由于必須使用專門設(shè)備工程造價就相對高昂。
紫金橋組態(tài)軟件支持的板卡主要有:研華、研祥、北京科日新、博碩、宏拓、康拓、橫河、天博、及中泰等廠家的部分或全系列板卡。
串口通訊方式
串口就是RS-232-C接口(又稱 EIA RS-232-C)是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計算機終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標 準。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備(DCE)之間串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標準”該標準規(guī)定采用一個25個腳的 DB25連接器,對連接器的每個引腳的信號內(nèi)容加以規(guī)定,還對各種信號的電平加以規(guī)定,現(xiàn)在常見的接口為9針連接器。
從通訊速率講:RS-232-C標準規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、75、 100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特,現(xiàn)在最快能達到115200,典型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為(傳輸時隙+ 數(shù)據(jù)位+校驗位+停止位),同時還要考慮數(shù)據(jù)建立連接,數(shù)據(jù)請求等指令的傳輸,因此在實際應(yīng)用中一個串口的通訊速度是相對較慢的。在數(shù)據(jù)量較大的系統(tǒng)中通常可考慮通過擴展串口卡的方式來進行數(shù)據(jù)的采集。
從通訊距離上講:由于RS-232-C標準規(guī)定,驅(qū)動器允許有2500pF的電容負載,通信距離將受此電容限制,例如,采用150pF/m的通信電纜時,最大通信距離為15m；若每米電纜的電容量減小,通信距離可以增加。
傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號傳送,存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題,因此一般用于20m以內(nèi)的通信。
在要求通信距離為幾十米到上千米時,廣泛采用RS-485 串行總線標準。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收,因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度,能檢測低至200mV的電壓,故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。 RS-485采用半雙工工作方式,任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài),因此,發(fā)送電路須由使能信號加以控制。RS-485用于多點互連時非常方便,可以省掉許多信號線。應(yīng)用RS-485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng),其允許最多并聯(lián)32臺驅(qū)動器和32臺接收器。
在RS232或RS485設(shè)備聯(lián)成的設(shè)備網(wǎng)中,如果設(shè)備數(shù)量超過2臺,就必須使用RS485做通訊介質(zhì),RS485網(wǎng)的設(shè)備間要想互通信息只有通過“主(Master)”設(shè)備中轉(zhuǎn)才能實現(xiàn),這個主設(shè)備通常是PC,而這種設(shè)備網(wǎng)中只允許存在一個主設(shè)備,其余全部是從(Slave)設(shè)備。例如在modbus 網(wǎng)絡(luò)中最多可有1個主站和127個從站。
從成本和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)的便捷性來講:由于串口通訊結(jié)構(gòu)簡單,成本相對較低,發(fā)展較早,到目前為止串口通訊仍然是整個工業(yè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的通訊方式。
紫金橋組態(tài)軟件不僅可以通過串口實現(xiàn)對PLC、智能儀表無紙記錄儀等設(shè)備的數(shù)據(jù)讀寫,同時也可以通過串口實現(xiàn)基于CS構(gòu)架的分布式控制系統(tǒng)。
以太網(wǎng)通訊方式。
以太網(wǎng)通訊即通過計算機以太網(wǎng)口與設(shè)備進行通訊。
從通訊速率來講:采用普通雙絞線的速率為一般為10Mbps,如果采用光纖通訊能達到1000Mbps。
從傳輸距離上講:以太網(wǎng)通訊幾乎沒有地域限制。
從成本上講:由于工業(yè)現(xiàn)場干擾較多,考慮抗干擾等因素,工藝用以太網(wǎng)設(shè)備售價比串口設(shè)備更高。
從組網(wǎng)方便性來講:由于以太網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展,現(xiàn)在以太網(wǎng)組網(wǎng)已經(jīng)十分方便靈活了。借助hub,路由現(xiàn)場數(shù)據(jù)幾乎可以傳遞到任何地方。
紫金橋組態(tài)軟件不僅可以通過以太網(wǎng)實現(xiàn)對支持以太網(wǎng)通訊的設(shè)備的數(shù)據(jù)讀寫,而且也可以借由以太網(wǎng)實現(xiàn)基于B/S或C/S構(gòu)架的分布式控制系統(tǒng)。
無線通訊方式
無線方式可以看作是以上3種方式的延伸,常見于數(shù)據(jù)源地理位置相對分散的場合。
常用的實現(xiàn)方式為集群電臺通信、GSM公用移動通信網(wǎng)通信,另外還有無線光通訊。
從通訊速率講:電臺和GSM的效率都相對低下,無線光通信則能達到最高2.5 Gbit/s。
從傳輸距離講:
電臺的通聯(lián)范圍受電臺的發(fā)射功率、接收靈敏度、金屬屏蔽、周邊環(huán)境,遮擋情況,高度,天線的種類以及天線與機器的匹配狀況,甚至空氣溫度濕度等因素影響,通訊距離主要集中在5km到60km之間。
GSM的通信距離則可以達到任何移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍內(nèi)。
無線光通訊則只要在收發(fā)兩個端機之間存在無遮擋的視距路徑和足夠的光發(fā)射功率,就可以進行通信,最遠可傳送4 km 。
從組網(wǎng)方便性來講:
無線通訊可以直接架設(shè)在屋頂,以及在江河湖海上進行通信,可以完成地對空、空對空等多種光纖通信無法完成的通信任務(wù),而且無需埋設(shè)線纜,可以在幾小時內(nèi)建立起通信鏈路,方便快捷,大大縮短了施工周期。
從成本上講:
無線通訊在數(shù)據(jù)源地理分散,通訊距離遠的工程中具有布線少,架設(shè)簡單,節(jié)約人力物力的優(yōu)勢,成本亦相對低廉。
紫金橋組態(tài)軟件可以通過無線傳輸設(shè)備如GPRS或無限電臺等實現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)的遠程監(jiān)控。
以上僅僅就常見的通訊方式談了一些個人的看法及見解,不足之處甚多,望大家不吝指教。
