? ? ? 現場(chǎng)總線(xiàn)作為現場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，被視為公用數據網(wǎng)絡(luò )在運動(dòng)控制領(lǐng)域的延伸，它的興起為自控技術(shù)本身的發(fā)展提供了新的機遇。 現場(chǎng)總線(xiàn)可采用多種介質(zhì)（多種有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)方式）傳送數字信號。在兩根導線(xiàn)上可掛接多至幾十個(gè)自控設備，能節省大量線(xiàn)纜、槽架、連接件。減少系統設計、安裝、維護的工作量。 現場(chǎng)總線(xiàn)形成真正分散在現場(chǎng)的完整控制系統，提高了控制系統運行的可靠性，豐富了控制設備的信息內容。 為控制信息進(jìn)入公用數據網(wǎng)絡(luò )創(chuàng )造了條件，溝通了現場(chǎng)控制設備之間及其與更高控制管理層網(wǎng)絡(luò )之間的聯(lián)系,便于實(shí)現管控一體化 控制網(wǎng)絡(luò )與數據網(wǎng)絡(luò )的結合，便于實(shí)現信號的遠程傳送與異地遠程自動(dòng)控制。
1、現場(chǎng)總線(xiàn)是一種控制系統框架
? ? ? 現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統是建立在現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)基礎上的網(wǎng)絡(luò )結構扁平化，具有開(kāi)放性、可互操作性、常規控制功能徹底分散、有統一的控制策略組態(tài)方法的新一代的分散型控制系統。
2、現場(chǎng)總線(xiàn)運動(dòng)控制系統的典型應用：
? ? ? 上述兩種結構是伺服控制系統的發(fā)展方向，也是運動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展方向。 它能充分利用PC 機和觸摸屏的資源，由第三方軟件完成用戶(hù)應用程序開(kāi)發(fā)，將生成的程序指令傳送給運動(dòng)控制器，由控制器不斷轉譯產(chǎn)生更新的位置命令（運動(dòng)曲線(xiàn)）并通過(guò)通信總線(xiàn)下傳給驅動(dòng)器，電機驅動(dòng)器將控制電流傳送給電機，這樣完成命令所需定位。在一個(gè)多軸系統中，一個(gè)控制器可以控制多個(gè)電機或驅動(dòng)器。伺服電機是主要的執行部件，完成具體動(dòng)作。 總線(xiàn)將分散的有通信能力的測量控制設備、驅動(dòng)控制設備作為網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，連接成能相互溝通信息，共同完成自控任務(wù)的控制網(wǎng)絡(luò )
現場(chǎng)總線(xiàn)控制總線(xiàn)數據傳輸方式
現場(chǎng)總線(xiàn)運動(dòng)控制系統發(fā)展趨勢?
現場(chǎng)總線(xiàn)發(fā)展中的新軍
? ? ? 以太網(wǎng)工業(yè)自動(dòng)化系統正向網(wǎng)絡(luò )化、智能化的實(shí)時(shí)控制方面發(fā)展，因此通信已成為關(guān)鍵，用戶(hù)對統一的通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò )的要求日益迫切。另一方面，Intranet/Internet等信息技術(shù)的飛速發(fā)展，要求企業(yè)從現場(chǎng)控制層到管理層能實(shí)現全面的無(wú)縫信息集成，并提供一個(gè)開(kāi)放的基礎構架。至于以太網(wǎng)存在的不確定性和實(shí)時(shí)性能欠佳的問(wèn)題，已由于智能集線(xiàn)器的使用、主動(dòng)切換功能的實(shí)現、優(yōu)先權的引入以及雙工的布線(xiàn)等，基本上得到了解決。通過(guò)提高數據傳輸速率，仔細地選擇網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構及限制網(wǎng)絡(luò )負載等，可將發(fā)生數據沖突的概率降到最低。
? ? ? ?目前世界上也有一些國際組織從事推動(dòng)以太網(wǎng)進(jìn)入控制領(lǐng)域的工作。該標準將使網(wǎng)絡(luò )能看到“對象”。
現場(chǎng)總線(xiàn)應用前沿
? ? ? ?嵌入式網(wǎng)絡(luò )化運動(dòng)控制系統（NCS）?運動(dòng)控制（伺服）就是對機械運動(dòng)部件的位置、速度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制管理，使其按照預期的運動(dòng)軌跡和規定的運動(dòng)參數進(jìn)行運動(dòng)。開(kāi)放式結構的運動(dòng)控制系統是一種模塊化、可重構、可擴充的軟硬件系統。
? ? ? ?上圖給出了嵌入式運動(dòng)控制器的體系結構，從圖中可以看出將運動(dòng)控制器劃分為網(wǎng)絡(luò )通信模塊和運動(dòng)控制模塊兩個(gè)主要部分。其中，網(wǎng)絡(luò )通信模塊直接與Internet連接，并按照預先確定的通信協(xié)議從控制臺那里取得控制命令，然后將命令交給運動(dòng)控制模塊。運動(dòng)控制模塊則直接和電動(dòng)機驅動(dòng)器相連，它在對命令進(jìn)行分析和判斷之后，產(chǎn)生相應的電動(dòng)機控制信號傳送給電動(dòng)機。另外，命令執行的結果也會(huì )返回給網(wǎng)絡(luò )通信模塊，由它再通過(guò)網(wǎng)絡(luò )返回給控制臺。?
嵌入式運動(dòng)控制器主要特點(diǎn)?：
1. 運動(dòng)軸擴展 用子板（Daughter Board）在控制器上進(jìn)行運動(dòng)軸擴展。 可用Fiber Optic Network將多個(gè)控制器聯(lián)網(wǎng)，可以控制更多軸。 步進(jìn)軸（脈沖+方向）、伺服軸（模擬量指令+位置反饋）可混合配置。
2. 數字量輸入、輸出擴展
3. 模擬量輸入、輸出擴展
4. 位置反饋接口擴展（A/B/Z、SSI、SIN/COS）
5. 現場(chǎng)總線(xiàn)接口擴展：CAN、SERCOS、EtherNet、ProfiBus、DeviceNet、 ModBUS、HostLink等
? ? ? “嵌入式以太網(wǎng)的現場(chǎng)設備以及嵌入的Internet服務(wù)器不久都將成為現實(shí)”這個(gè)來(lái)自Siemens Energy & Automation的網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品經(jīng)理Horst Kohlbert的預言提示工業(yè)以太網(wǎng)即將進(jìn)入現場(chǎng)控制級。
? ? ? ?以太網(wǎng)是未來(lái)控制網(wǎng)絡(luò )的最佳解決方案，將會(huì )成為主導現場(chǎng)總線(xiàn)，但現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)也絕對不會(huì )輕易退出已有的市場(chǎng)，各種現場(chǎng)總線(xiàn)之間可以互相取長(cháng)補短，進(jìn)一步完善。各種現場(chǎng)總線(xiàn)均有一定的技術(shù)側重面和應用領(lǐng)域互補性較強，在某一方面更具權威。 多種現場(chǎng)總線(xiàn)總線(xiàn)共存，不利于用戶(hù)的投資，不利于生產(chǎn)廠(chǎng)商的投資。眾多的總線(xiàn)標準就等于沒(méi)有標準。?現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的百花齊放與興盛發(fā)展。
網(wǎng)絡(luò )化運動(dòng)控制系統
? ? ? ?網(wǎng)絡(luò )控制系統要求用于控制領(lǐng)域的現場(chǎng)總線(xiàn)是具有高網(wǎng)絡(luò )性能的數字式互連網(wǎng)絡(luò )，具有互操作性和開(kāi)放性。數字式互連是網(wǎng)絡(luò )的基本特征?；ゲ僮餍砸蟛捎媒y一的標準和協(xié)議來(lái)實(shí)現。開(kāi)放性指技術(shù)公開(kāi)且被廣泛應用。而現在多種現場(chǎng)總線(xiàn)標準并存已成定局。
? ? ? ?不同公司為了各自的利益，把持著(zhù)標準的制定工作，使現場(chǎng)總線(xiàn)不易廣泛應用。目前，以太網(wǎng)技術(shù)是最符合網(wǎng)絡(luò )控制系統現場(chǎng)總線(xiàn)特點(diǎn)的技術(shù)，因此許多公司已經(jīng)將以太網(wǎng)引入到工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )中。
“網(wǎng)絡(luò )就是控制器”
? ? ? 德國Jetter AG公司的自動(dòng)化系統、以色列ELMO公司的MAESTRO、英國TRIO公司的立意新穎，它是基于100Mb/s以太網(wǎng)的分布式智能控制系統，宣稱(chēng)“網(wǎng)絡(luò )就是控制器”的觀(guān)點(diǎn)。
1. 利用英國TRIO控制器擴展
2. 利用以色列MAESTRO控制器擴展
其特點(diǎn)是：
（1）類(lèi)似Internet的結構，對數據的實(shí)時(shí)傳輸不需要編程，不需要考慮網(wǎng)絡(luò )的層次結構；
（2）對用戶(hù)來(lái)說(shuō)，只有一組數據和一個(gè)程序，所有數據在網(wǎng)絡(luò )中只需表達一次，程序和數據均可以重復使用，網(wǎng)絡(luò )扮演真正服務(wù)器的作用；
（3）從傳感器到工廠(chǎng)管理層，只有一條以太網(wǎng)總線(xiàn)進(jìn)行直接通信；
（4）可連接到Internet，實(shí)現整個(gè)工廠(chǎng)全球化聯(lián)網(wǎng)；
（5）以太網(wǎng)既是連接到各種智能模塊的系統總線(xiàn)，又是連接現場(chǎng)設備的現場(chǎng)總線(xiàn)，內部和外部的通信在此沒(méi)有什么區別，集線(xiàn)器技術(shù)被集成在每個(gè)控制器中，通過(guò)分配地址空間將內部通信從外部通信中分離出來(lái)。?
? ? ? ?嵌入以太網(wǎng)的I/O?早在1998年，Foxboro公司就成功地將其Micro-I/A自動(dòng)化系統中的以太網(wǎng)I/O用于德國B(niǎo)ayer AG公司的氯堿分廠(chǎng)，以太網(wǎng)將所有現場(chǎng)設備、控制器和PC機工作站集成為一個(gè)高可靠、低成本的實(shí)時(shí)控制的信息網(wǎng)絡(luò )。
? ? ? 工業(yè)Ethernet網(wǎng)雖可以將Profibus、Devicnet、modbus、controlnet、canopen協(xié)議轉換到 TCP/IP上 ，把多種不同的協(xié)議應用于同一網(wǎng)絡(luò )，并讓它們與同一主機在同一時(shí)間對話(huà)，但是它并未真正解決通用標準的問(wèn)題。
TCP/IP
The Technology - TCP/IP Stack & Ethernet
Ethernet Daughter Functional Block Diagram
基于以太網(wǎng)和現場(chǎng)總線(xiàn)的系統構件1
