6ES7223-1BM22-0XA8选型手册

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 现场总线控制系统FCS根据应用领域的不同，可以分为五大类：
    1、数字控制（Numerical Control）
    2、机器人控制（Robotics）
    3、物料经营控制（Materials Handing Control）
    4、批量过程控制（Batch Process Control）
    5、连续过程控制（Continuous Process Control）
    目前，这五大类FCS在三大典型领域中得到全面的发展。
1、制造领域
    制造业的典型是汽车业，其自动化生产线上的机器人是离散动作快速反应的自动控制 ，它是由PLC的技术途径发展到FCS的。PLC是一种控制器，为追求高信率向FCS发展。由于其应用领域非常广泛，在过去十年中发展了不下170种，最后出现了“开放”的FCS系统 ，约有几十种。
2、物业领域
    楼宇自动化是其典型。它与制造自动化相近，但要求节点数很多，而不要求有主/从之分 ，各节点是平等的，而且各节点之间传递的信息量较低。于是发展了一种无主/从，完全分散，一个控制系统可有32385各节点
（其他领域一般只有几十个节点），虚拟上位机的体制。3、过程领域
    FCS的另一个前沿是过程控制自动化，典型用户是石油化工。它是模拟量的监控 ，比制造业自动化、楼宇自动化、农业自动化都要麻烦与危险 ，所以，技术要求更高。它是由DCS发展而来的。它推动了FCS的高技术不断升级，得到了最为迅速的发展。电站自动化控制属于该领域。  CAN是Controller Area Net的缩写，即控制器局部网，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。CAN是由德国Bosch公司为汽车的监测、控制系统而设计的，例如：控制发动机点火，注油及复杂的加速、刹车、抗锁定刹车系统等等。CAN已被用于"奔驰"等各种汽车上。由于CAN卓越的特性及极高的可靠性，故而非常适合工业过程监控设备互连。CAN已经成为一种国际标准（ISO-11898），并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。在自动化电子领域的汽车发动机控制部件、传感器、抗滑系统等应用中，CAN的速率可到1M bit/s。CAN的信号传输介质为双绞线，具有现场总线的特点。目前在国内的电力、石化、航天、冶金、空调等不同行业均有应用。用CANBUS做工程最大的特点，就是启动。CANBUS的特点如下：
1、CANBUS接口芯片支持8位、16位CPU，可做成ISA与PCI总线的插卡任意插在PC、XT、AT兼容机上，也可置于温度、压力、流量等物理变送器中，构成智能化仪表。
2、CANBUS国际标准ISO-11898，CANBUS规范为2.0 PART A，PART B。
3、CAN可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻，主动地向网上其他节点发送信息，而不分主从，通讯方式灵活。利用这一特点，也可方便地构成（容错）多机备份系统。
4、CAN网络上节点，可分成不同的优先级，可以满足不同的实时要求。
5、CAN采用非破坏性总线仲裁技术，当两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据，有效避免了总线冲突。
6、CAN可以点对点、一点对多点、及全局广播几种方式传送和接收数据。
7、CAN直接通讯距离最远可达10KM/5Kbps，通讯速率最高可达1Mbps/40m。
8、CANBUS上节点数据理论值为2000个，实际可达110个。
9、CAN采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个。这样短的传输时间，受干扰的概率低，重新发送时间短。
10、通讯介质采用廉价的双绞线，无特殊要求。
11、用户接口简单，编程方便，很容易构成用户系统。
12、CAN节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线上其他操作不受影响。
13、CAN每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保了数据的出错率极低。
14、开发系统廉价，OEM用户容易操作。INbbb、PHILIPS等芯片厂商均生产具有CAN接口80C51芯片。

 现场总线基金会FF（Fieldbus Foundation）有120多个成员几乎覆盖了世界上著名的DCS与PLC的厂商。我国的冶金部自动化院在95年4月加入了FF，北京华控技术有限公司与96年4月加入FF。
    现场总线功能可以从自控系统最低层的简单传感器和执行器开始，直到单机自动化，系统自动化，并在上层与以太网功能交叉。

    FF的宗旨是促进产生一个单一的国际现场总线标准。它是一个非盈利性，非商业化的学术和标准化组织。它组织相关技术的发展，标准制定、实验工作、信息的扩散和发布以及人员的培训教育等。
    FF的H1低速总线已在96年1季度最终成套。H2高速总线在96年4季度最终成套。FF标准选用了国际标准化组织ISO的开放系统互联OSI模型，并对之进行了改造。其中物理层和链路层套用了IEC/ISA标准，标准号是IEC 1158-2。
    目前，已有6家公司生产出H1低速总线的专用芯片（ASIC），它们是：Smar、YOKOGAWA、Shipstar、Borst、Automation、Fuji、VLSI。
     FF的用户层是现场总线标准在OSI模型之外增加了一层，是使该标准超过一项通信标准，成为一项系统标准的关键。也是使现场总线控制系统开放与可互操作性关系。用户层规定了标准的"功能模块"供用户组态成为系统。事实上，不同厂商实现功能块的程序，可能完全不同，但要求对功能块的特性描述、参数设定及相互联接的方法，是公开统一的。即对分布在各现场设备中的分布式数据库有一个统一、公开的管理规则。
     为了支持功能块模型的标准化，FF定义了2个工具：对象字典（bbbbbb Dictionary, OD）和设备描述语言（Device Debbbbbbion Lange, DDL）。OD是一个"基本方案"工具，用于定义字典以及设备和其中功能块目录信息。设备应用的OD可以由设备描述"DD"来补足，而这些DD又是由DD语言（DDL）生成的。DDL是一种解释语言、用于描述AP（应用进程）对象到行为和操作接口。故而使众多FF成员生产厂家生产的设备描述方法标准化，由此，使得与生产厂家无关的设备互操作成为可能。
     FF从自控系统的设计、安装、开车运行和维护的整个过程中都体现了优越性。FF系统结构简化，节省了控制设备。FF高度分散性与现场设备的自治性，使系统运行性能提高，对现场设备的诊断可随时进行，使系统可靠性大大改善。FF系统的开放性与互操作性 ，把从多个厂商处购买部件而集成系统的权利交给用户。  可寻址远程传感器数据通路HART是美国Rosemount研制，HART协议参照ISO/OSI模型的第1、2、7层，即物理层、数据链路层和应用层，主要有如下特征：
1、物理层：
    采用基于Bell202通信标准的FSK技术，即在4～20mADC模拟信号上叠加FSK数字信号，逻辑1为1200Hz，逻辑0为2200Hz，波特率为1200bps，调制信号为 0.5mA或0.25V#-（250 负载）。用屏蔽双绞线单台距离3000m，而多台设备互连距离1500m。
2、数据链路层：
    数据帧长度不固定，最长25个字节。寻址范围0～15，当地址为0时，则处于4～20mADC与全数字通信兼容状态；当地址为1～15时，则处于全数字通信状态。通信模式为"问答式"或"广播式"。
3、应用层：
    规定了三类命令，第一类是通用命令，适用于遵守HART协议的所有产品；第二类是普通命令，适用于遵守HART协议的大部分产品；第三类是特殊命令，适用于遵守HART协议的特殊产品。另外，为用户提供了设备描述语言DDL（Device Debbbbbbion Lange）

;首先采用的是最基本的方法,即通过编程来设置通信初始化参数。编制通信初始化程序的流程如图2所示。首先在参数设定部分，将整个系统连接的模块数，重试次数，自动返回模块数以及当CPU瘫痪时的运行规定（停止）以及各站的信息写入到存储器相应的地址中。在执行刷新指令之后缓冲存储器内的参数送入内部寄存区，从而启动数据链接。如果缓冲存储器内参数能正常启动数据链接，这说明通信参数设置无误，这时就可通过寄存指令将参数寄存到E²PROM。这是因为一旦断电内部寄存区的参数是不会保存的，而E²PROM中的参数即使断电仍然保存。同时通信参数必须一次性地写入E²PROM，即仅在初始化时才予以执行。此后CPU运行就通过将E²PROM内的参数送入内部寄存区去启动数据链接。值得注意的是，如果通信参数设置有误（如参数与系统所采用的硬件不一致，或参数与硬件上的设置不一致），数据链接将无法正常启动，但通常并不显示何处出错，要纠正只有靠自己细心而又耐心地检查，别无它法。反过来，如果通信参数设置正确而硬件上的设置有错，CC-bbbb通信控制组件会提供出错信息，一般可通过编程软件包的诊断功能发现错误的类型和错在哪里。
    第二种通信初试化设置的方法是使用CC-bbbb　通信配置的组态软件GX-Configurator　for　CC-bbbb。该组态软件可以对A系列和QnA系列的PLC进行组态，实现通信参数的设置。
    整个组态的过程十分简单，在选择好主站型号之后就可以进行主站的设置，此后再陆续添加所连接的从站，并进行从站的设置，包括从站的型号和其所占用站的个数。最后组态完成的画面如图3所示。
    在组态过程中的各个模块的基本信息都会显示在组态完成的画面上，整个画面简单直观，系统配置一目了然。然而在组态完成后启动数据链接时出现了问题。PROM还是缓冲存储器。无论选择其中任何一种，软件都会提示“是否现在执行数据链接?”，如果选择“是”，各站点的LED灯指示正常。然而当把此时运行正常的PLC复位后重新运行，各站点均出错。这种情况说明组态文件并未能真正写入到E²PROM中，也就是说该组态软件并不具备将参数写入E²PROM这部分功能。因此在这种情况下为了能使用E²PROM启动数据链接，就必须在主站中再写入“参数寄存到E²PROM”这段程序，靠组态和编程共同作用来正常启动数据链接。显而易见，这种方法是利用组态软件包设置通信参数，再利用编程将这些参数写E²PROM，这才得以完成数据链接所必须的最后步骤。当然这在实际使用时会带来某些不便，但它毕竟可以省略将通信参数写入缓冲寄存区的一段程序，在这个意义上也给CC-bbbb的使用者带来许多便利。
    最后一种方法是通过CC-bbbb网络参数来实现通信参数设定。由于这是小Q系列的PLC新增的功能，而A系列和QnA系列PLC并不具备这项功能。因而在进行这种设置方法的实验就必须将原先使用的主站模块换成Q系列的PLC。
    整个设置的过程相当方便。只要在GPPW软件的网络配置菜单中，设置相应的网络参数，远程I/O信号就可自动刷新到CPU内存，还能自动设置CC-bbbb远程元件的初始参数。如下图所示。如果整个CC-bbbb现场总线系统是由小Q　系列和64个远程I/O模块构成的，甚至不须设置网络参数即可自动完成通信设置的初试化。误，就需要一条条指令校对，寻找出错误所在，因此有着很大的工作量。然而它仍然有着其他方法所没有的优势。首先，在编完整个设置的程序之后就能非常清晰的了解整个设置过程，掌握PLC是如何运作，启动数据链接的。其次，整个编程的思路非常清晰，而且要编制正确的程序必须建立在熟练的掌握各种软元件的使用条件的基础之上，因而在这个过程中能够对各个软元件的功能，接通条件都能有非常好的理解，并能熟练使用。对初学且有志牢固掌握CC-bbbb通信设计者最好从这里入手。
    采用的组态软件进行设置的最大的优势就在于简单直观，在画面上能够明了地看到整个系统的配置，包括主站所连接的从站个数，各从站的规格和性能，一目了然。而且一旦发生错误或是要更改参数，都能够很快地完成，节省了很多时间和工作量。然而它也有一个最大的缺陷，就是无法将参数寄存到E²PROM中，在复位之后，刚写入的组态内容将不复存在。倘若在实际的应用中，现场的情况错综复杂，会遇到很多预想不到的问题，如果中途需要复位，那么组态软件将无能为力，必需重新设置再写入，这样会影响工作进度。因此，在这种情况下采用组态软件，并辅以将通信参数从缓冲积存区写入E²PROM的程序，就能完成整个系统的初始化设置。此外，组态软件目前还不支持小Q系列的PLC。
    最后，利用网络参数设置的方法简单有效，只要按规定填写一定量的参数之后就能够很好的取代繁冗复杂的顺控程序。在发生错误或是需要修改参数时，同组态软件一样，也能很快地完成，减少设置时间。然而它的不足之处，在于设置过程中跳过了很多重要的细节，从而无法真正掌握PLC的内部的运作过程，比较抽象。例如在填写了众多参数之后，虽然各站的数据链路能正常执行，但是却无法理解这些参数之间是如何联系的，如何作用的，如何使得各站的数据链接得以正常完成

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