Fieldbus là một hệ thống truyền thông mang tính cách mạng được thiết kế để hỗ trợ quá trình trao đổi và kiểm soát dữ liệu trong tự động hóa công nghiệp. Không giống như hệ thống dây điểm-điểm truyền thống, trong đó các thiết bị riêng lẻ được kết nối riêng với bộ điều khiển trung tâm, Fieldbus cho phép nhiều thiết bị chia sẻ một kênh liên lạc chung, tối ưu hóa hiệu quả và giảm độ phức tạp của hệ thống dây điện.
Lịch sử về nguồn gốc của Fieldbus và lần đầu tiên đề cập đến nó.
Khái niệm Fieldbus bắt đầu từ đầu những năm 1970 khi nhu cầu về một hệ thống truyền thông hiệu quả hơn trong tự động hóa công nghiệp được nhận ra. Năm 1979, một nhóm lãnh đạo ngành đã thành lập Nhóm Nghiên cứu Fieldbus (FSG) để khám phá sâu hơn khái niệm này. Thuật ngữ “Fieldbus” được chính thức giới thiệu vào năm 1985 khi FSG trở thành Tổ chức Fieldbus. Kể từ đó, các công nghệ Fieldbus đã phát triển và phổ biến, làm thay đổi cục diện của tự động hóa công nghiệp.
Thông tin chi tiết về Fieldbus. Mở rộng chủ đề Fieldbus.
Công nghệ Fieldbus hoạt động trên mạng truyền thông nối tiếp, kỹ thuật số, cho phép các thiết bị như cảm biến, bộ truyền động, bộ điều khiển và các thiết bị hiện trường khác giao tiếp với nhau và hệ thống điều khiển trung tâm. Không giống như các hệ thống tương tự, Fieldbus truyền dữ liệu ở định dạng kỹ thuật số, đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy cao hơn.
Nguyên tắc cơ bản của Fieldbus dựa trên các tiêu chuẩn giao tiếp mở, thúc đẩy khả năng tương tác giữa các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau. Các tiêu chuẩn mở này cho phép người dùng xây dựng các hệ thống tự động hóa linh hoạt và có thể mở rộng, giảm sự phụ thuộc vào các giải pháp độc quyền.
Hai loại công nghệ Fieldbus chính là:
-
Thiết bịNet: Được sử dụng chủ yếu trong tự động hóa nhà máy, DeviceNet sử dụng giao thức Mạng khu vực điều khiển (CAN) và rất phù hợp để kết nối các cảm biến và bộ truyền động với bộ điều khiển logic khả trình (PLC).
-
Hồ sơ: Công nghệ Fieldbus được sử dụng rộng rãi, Profibus sử dụng kết hợp các tiêu chuẩn RS-485 và IEC 61158. Nó phục vụ cho cả ứng dụng tự động hóa quy trình và rời rạc, cung cấp khả năng liên lạc tốc độ cao và mạnh mẽ.
Cấu trúc bên trong của Fieldbus. Cách thức hoạt động của Fieldbus.
Trọng tâm của hệ thống Fieldbus là giao thức truyền thông xác định cách truyền và giải thích dữ liệu giữa các thiết bị. Cấu trúc bên trong của hệ thống Fieldbus bao gồm một số thành phần chính:
-
Thiết bị hiện trường: Đây là các cảm biến, bộ truyền động và các thiết bị khác giao tiếp trực tiếp với các quy trình vật lý trên sàn nhà máy hoặc nhà máy công nghiệp.
-
Mô-đun giao diện Fieldbus: Còn được gọi là cổng, mô-đun này đóng vai trò là cầu nối giữa mạng Fieldbus và hệ thống điều khiển trung tâm.
-
Cáp Fieldbus: Phương tiện vật lý mà qua đó dữ liệu di chuyển giữa các thiết bị. Cáp Fieldbus được thiết kế để chịu được môi trường công nghiệp khắc nghiệt.
-
Nguồn cấp: Hệ thống Fieldbus thường cung cấp điện cho các thiết bị hiện trường thông qua chính cáp truyền thông, giảm nhu cầu đi dây điện riêng.
Hoạt động của hệ thống Fieldbus liên quan đến việc trao đổi dữ liệu theo chu kỳ giữa bộ điều khiển trung tâm và các thiết bị hiện trường. Mỗi thiết bị trên mạng có một địa chỉ duy nhất và bộ điều khiển liên lạc với chúng bằng địa chỉ này. Việc trao đổi dữ liệu theo chu kỳ này cho phép giám sát và kiểm soát các quy trình theo thời gian thực, tối ưu hóa hiệu quả và thời gian phản hồi.
Phân tích các tính năng chính của Fieldbus.
Fieldbus cung cấp một số tính năng chính khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên trong tự động hóa công nghiệp:
-
Giảm độ phức tạp của dây: Fieldbus loại bỏ nhu cầu nối dây điểm-điểm, giảm đáng kể thời gian và chi phí lắp đặt.
-
Khả năng tương tác: Các tiêu chuẩn mở đảm bảo khả năng tương thích giữa các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau, thúc đẩy hệ sinh thái tự động hóa đa dạng và linh hoạt.
-
Giao tiếp thời gian thực: Việc trao đổi dữ liệu theo chu kỳ cho phép giám sát và kiểm soát theo thời gian thực, rất quan trọng đối với các quy trình công nghiệp nhạy cảm với thời gian.
-
Khả năng chẩn đoán: Hệ thống Fieldbus cung cấp thông tin chẩn đoán chi tiết, hỗ trợ khắc phục sự cố và bảo trì nhanh chóng.
Các loại Fieldbus và đặc điểm của chúng
| Loại xe buýt trường | Đặc trưng |
|---|---|
| Thiết bịNet | – Chủ yếu sử dụng trong tự động hóa nhà máy. |
| – Sử dụng giao thức CAN để liên lạc. | |
| – Thích hợp để kết nối các cảm biến và cơ cấu chấp hành với PLC. | |
| Hồ sơ | – Được sử dụng rộng rãi trong cả tự động hóa rời rạc và tự động hóa quá trình. |
| – Sử dụng tiêu chuẩn RS-485 và IEC 61158. | |
| – Cung cấp khả năng truyền thông tốc độ cao và mạnh mẽ. |
Các cách sử dụng Fieldbus:
-
Kiểm soát quá trình: Fieldbus cho phép giao tiếp liền mạch giữa các thiết bị xử lý, bộ điều khiển và bộ truyền động, nâng cao hiệu quả kiểm soát quy trình.
-
Tự động hóa nhà máy: Trong tự động hóa nhà máy, Fieldbus đơn giản hóa việc tích hợp thiết bị, dẫn đến quy trình sản xuất được tối ưu hóa và giảm thời gian ngừng hoạt động.
-
I/O phân tán: Fieldbus cho phép các hệ thống đầu vào/đầu ra (I/O) phân tán, giảm thời gian chạy cáp và tăng tính linh hoạt của hệ thống.
-
Độ trễ và độ trễ: Trong các mạng lớn, độ trễ quá mức có thể xảy ra. Sử dụng giao thức Fieldbus tốc độ cao và giảm thiểu tải mạng có thể giúp giảm thiểu vấn đề này.
-
Nhiễu EMI: Nhiễu điện từ (EMI) có thể làm gián đoạn giao tiếp Fieldbus. Việc che chắn và nối đất cáp đúng cách có thể giải quyết được vấn đề này.
-
Khả năng tương thích của thiết bị: Các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau có thể có mức độ tương thích khác nhau. Ưu tiên các thiết bị được chứng nhận bởi Fieldbus Foundation có thể làm giảm bớt những lo ngại về khả năng tương thích.
Các đặc điểm chính và so sánh khác với các thuật ngữ tương tự.
| Đặc điểm của xe buýt trường | So sánh với hệ thống dây điện truyền thống |
|---|---|
| Giảm độ phức tạp của dây | Hệ thống dây truyền thống yêu cầu kết nối riêng cho các thiết bị. |
| Khả năng tương tác | Các hệ thống độc quyền có thể không giao tiếp với nhau. |
| Giao tiếp thời gian thực | Hệ thống analog có thể có thời gian phản hồi chậm hơn. |
| Khả năng chẩn đoán | Việc khắc phục sự cố của hệ thống analog có thể khó khăn hơn. |
Khi công nghệ phát triển, Fieldbus dự kiến sẽ tiếp tục cải tiến, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao hơn, các biện pháp bảo mật nâng cao và tăng cường hỗ trợ tích hợp IoT. Những tiến bộ trong giải pháp Fieldbus không dây có thể hợp lý hóa hơn nữa các quy trình tự động hóa và cho phép liên lạc trong môi trường từ xa hoặc đầy thách thức.
Cách sử dụng hoặc liên kết máy chủ proxy với Fieldbus.
Máy chủ proxy có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo mật và tối ưu hóa giao tiếp Fieldbus. Bằng cách đóng vai trò trung gian giữa mạng Fieldbus và các kênh liên lạc bên ngoài, máy chủ proxy có thể:
-
Tăng cường bảo mật: Máy chủ proxy có thể giúp bảo vệ mạng Fieldbus khỏi các mối đe dọa từ bên ngoài, hoạt động như một rào cản chống lại sự truy cập trái phép.
-
Bộ nhớ đệm và tối ưu hóa dữ liệu: Máy chủ proxy có thể lưu trữ dữ liệu được yêu cầu thường xuyên vào bộ đệm, giảm tải trên mạng Fieldbus và cải thiện thời gian phản hồi.
-
Lọc lưu lượng truy cập: Máy chủ proxy có thể lọc lưu lượng đến và đi, đảm bảo rằng chỉ cho phép liên lạc hợp pháp trên mạng Fieldbus.
Liên kết liên quan
Để biết thêm thông tin về Fieldbus, bạn có thể khám phá các tài nguyên sau:
