西门子模块6ES7214-2AD23-0XB8使用方法

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现场总线的进程中止
为了安装以上的数字现场总线设备，有时就必须停止进程，同时，一些关键的传感器和阀就会被切入到新的系统。
数字现场总线软件安装
下一步就是安装新的软件了，用来管理数字现场设备，从现场设备处申请诊断。
数字现场设备的培训
最后，针对新的设备上所安装的新的服务进程和新软件的使用对工厂人员进行必要的培训是非常必要的。
新的现场设备的费用保守估计每个周期大约2000美元到3000美元。
来达到以上要求的所需要的人力和开支在本文中并没有被完全量化，因为许多不确定性因素将会影响最后的开支，但是可以定这将是人力、开支和潜在减产问题的主要保证。当基于现场的系统安装以后，为了判断安装这样一个系统的成果，什么样的诊断信息是有效的呢？

从现场总线设备样机上得到的有效信息
我们调查了有些样机，用来判断现场诊断信息的有效性，并把他们与新型的可选监控方法进行比较。只是单纯显示现场总线电子器件的工作状态的信息排除在外，因为传统的4－20mA设备不需要这些信息。对于过程动态性能来说比较有用的主要操作信息在考虑之列。

现场设备1
一些信息与硬件错误有关，例如电子器件错误、存储器错误或是机械失败或是电源启动失败。在扩展的诊断信息中，例如板对板通讯失败，通讯超时都被列出。有人可能会问：现在的许多诊断在诊断电子器件方面要比直接与操作过程和进程可靠性方面更加有效吗？
在扩展的类别中两项比较有意义的诊断信息包括阀行程和阀转换。这些诊断信息与设备的所需的服务直接相关。这些诊断信息可以被用来鉴别和预测与控制环性能有关的其他问题，例如与工厂其它控制环有关的协调和交互。
有两个附加的诊断信息是格外显著的，它们是摩擦力警告和行程背离警告。这种摩擦力警告是非常有用的，因为阀摩擦是控制环性能较差的主要原因，有时，会在整个过程装置中影响其性能。

现场设备2

跟踪阀响应的步测

根据我们所得到的发布资料，从以上的步测中得到了以下信息：
根据以上步测我们可以：
■ 使我们的整定参数有效
■ 获得一系列过冲、迟滞、死区、t68和t86分析信息。
■ 可以定义到30步

除了以上的诊断测试，以下的几项关于阀冲程和观测阀杆位置的测试可以通过以下过程进行：
通过使用阀信号测试，我们可以判断：
● 阀摩擦力和死区带还有阻断特性；
● 执行机构弹性；
● 潜在的包装问题。

阀信号检测

得到以上提及的这些文本和这些图片，没有必要使阀停止工作，只要使用有效的软件就可以定期的做出诊断和。
从这台现场设备的有效信息并不清楚如何在进行测试的同时而不停止自动控制循环周期。如果必须使控制循环离开自动状态，就必须在测试实施的过程中协调工厂的操作。
根据DCS和PLC系统，现场总线的诊断并不容易被看到。可能会要求特定的工程工作站从现场总线设备来访问性能数据。

最后，涉及到制作这个关于震动或是阀阻力报告的文本。有多少诊断信息是由软件给出的，有多少是人为根据实施行为自动翻译出来的，这个区分不是十分明确。

可选的新型方法——性能监视
一些供应商在过去的4－5年里已经发布了很多软件包，旨在执行基于日常操作数据的控制循环。不同于基于设备，这些软件包内置于服务器级别的计算机中。他们读取日常的操作数据来执行关于控制系统的健康和性能方面的诊断。
性能软件提供：
○ 控制器健康状态和诊断信息；
○ 驱动器和传感器健康诊断；
○ 过程健康和诊断。
这篇文章关注最终执行装置而不是检测装置，但是有很多测量分析的案例在此处并没有涉及到。

OPC向过程打开一扇窗

基于PC的控制循环软件的一个领先供应商就是拥有其功能监控产品的ExperTune。这个软件包内置于服务器级别的计算机中里，通过OPC和OPCHDA与各种DCS和PLC连接。这是一个相对比较新的标准，同样被支持。它允许连接到实时数据库上，如PI、IP21以及其它。OPC因为已经被很多供应商支持，所以是一个很好的选择。
一旦被连接上，性能监控设备就会从底层的控制系统读取数据，运行很多操作，并对评估进行诊断。这些评估中的一些可以与上述提到的数字现场设备中的一些进行比较。许多其它的性能目录都将会被计算，但是本文的焦点是比较一些主流的现场总线设备和一些可能的软件。

性能监控确认问题
性能软件一天24小时监控进程，用户的日常操作信息生成控制循环诊断。在进行诊断时，专门的步测或是阀冲程并不需要。

应用OPC技术和性能软件，任何执行装置都可以被监控到， 包括传统的4－20mA设备。因为现场总线技术的缓慢发展，已经安装的传统的4－20mA技术应用十分广泛，要使数字现场总线技术得到广泛应用，还要需要很多年。可能很多设备永远不需要改变，因为根本不需要诊断。一旦底层系统拥有了OPC连接性，就会得到数据，执行诊断信息。对于进一步的诊断来说并不需要任何改变。

下图显示了为了执行监控系统，在DCS或是PLC系统上一般的结构连接

信号从现场设备向性能监控系统传递

有效的诊断信息比较
下表比较了有效的诊断，阀的操作错误和一些影响进程操作的其它错误，它的更益率对比也进行了比较。如果上述任何一种设备有以下所列的性能，就会用“是”表示。
（我们没有包括存储器或是电源供电诊断，这些对于数字现场设备很重要，但是只有在有数字设备的时候采相关）

花费对比
为一个新的设备安装一个数字现场总线的花费，比起工厂改造来说，要少的多。新的安装设备的费用通过比较是可观的。数字现场设备的花费比传统的模拟设备要多1000美元。保险起见，每台设备要另外预算500美元。一个典型的控制环，有一个传送器和一个阀，所以，每个环的最低估计需要1000美元。界面设备、现场总线的布线和软件与界面接口的费用不包含在内的。

性能软件包括所有的费用在内，所有的费用大约在100美元。OPC服务器软件的费用估计为15,000美元，可以轻松的支持2,000个控制环。OPC软件每个环的费用在每个环7.50美元之内。
对于一个拥有1,000控制环的工厂，安装现场总线设备的费用大约有1,000,000美元，而性能监控解决方案大约有115,000美元。性能监控解决方案的费用大约为现场总线的十分之一
工厂停车，将会需要现场总线转换，在生产效率方面将会损失几百美元。费用总结于下表

有1000环系统的花费比较

总结
对于在线诊断来说，性能管理解决方案的性能超过了那些已经提供的现场总线解决方案，它性能高，消耗低。
性能管理软件的一些其它主要性能还有，
○ 在传统的模拟系统上，执行高级的诊断信息。
○ 执行诊断时而不中断进程
○ 执行进程诊断，例如建模

最后，做最保守的设，性能管理软件的每个环的花费于现场总线解决方案相比，它的花费是要小很多个数量级。这种对比基于诊断能力，而不是在现场执行控制能能力或是潜在的布线花费的节省。

以计算机在工业控制和管理中的应用为主要标志的工业自动化技术在过去20年间有了长足的进步。进入20世纪90年代以来，作为工业控制数字化、智能化与网络化典型代表的现场总线（Field Bus-FB）技术发展迅速、影响巨大，引起了工程技术界的普遍兴趣与重视，被誉为工业自动化领域具有性的新技术。

随着物流管理的迅猛发展，物流管理理念很快进入汽车制造行业，而企业生产物流的管理又是现代物流管理环节中的重要一环。对于一个汽车制造企业如何而有序组织各个生产车间各工位材料并及时送到指定地点是十分重要的。近年来国际行的汽车生产物流系统就是专门用于现代化生产现场的对流量、物料、质量、设备测量和监控的信息系统，是一个柔性的自动化控制系统。该系统不仅可以使物流通畅及时，实现仓库最小库存，而且可以使管理者及时了解整个企业的生产和物流状况，从而为企业管理层决策提供依据。现场总线技术具有高可靠性和强大的诊断功能，非常适合于物流的控制和信息传输，为汽车企业各生产车间之间生产物料的管理开辟了一种新的思路。

汽车生产物流系统中的现场总线技术

汽车生产物流系统要求信息传输和控制系统具有反应速度快、稳定性好、可扩充性强、可维护性好等功能，采用硬接信号线的方法不但烦琐、昂贵，而且稳定性、诊断性、可维护性、可扩充性差，因此，采用现场总线技术能很好地解决上述问题。

按照国际电工委员会IEC61158的标准定义：“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。”一般认为“现场总线是一种全数字化、双向、多站的通信系统，是用于工业控制的计算机系统的工业总线。”现场总线向人们展示了一种全新系统集成的思想，它在自动化系统中，如制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的应用前景十分广阔。作为工业网络体系，现场总线系统的突出特点在于：系统的开放性、可互操作性与互用性、现场设备的智能化与自诊断功能、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性等。

现场总线具有节省硬件数量与投资、安装费用、维护费用等优点，用户具有高度的系统集成主动权，提高了系统的准确性与可靠性。此外，由于它的设备标准化、模块化，因而还具有设计简单，易于重构等优点。

CANBUS最初是由德国的BOSCH公司为汽车检测、控制系统而设计的。CANBUS为多主方式工作，网络上任意节点可在任意时刻主动的向网络上的其他节点发送信息，它采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，按优先级高低接收。CANBUS的传输速率最高可达1Mbs/40m。

INTERBUS（Interbus Fieldbus）由德国Phoenix Contact公司1990年推出，应用于汽车行业、行业、过程自动化等行业。INTERBUS采用集总帧型的数据环通讯，这种通讯保证了的同步性和周期性，全双工的通讯方式和2M的一致速率保了数据通讯的实时性，差分信号传输和专门的总线环路检查保证了强大的抗干扰性和设备实时监控。

INTERBUS总线的各种I/O模块、功能模块可根据生产线的工艺结构实现分布式安装，从而实现分散控制。控制器与现场传感器/执行器之间通过一根总线电缆相连，替代了PLC系统的并行布线，大量降低电缆的使用。总线控制板是INTERBUS总线上的主设备，用于实现协议的控制、错误诊断、组态存储等功能。

INTERBUS是面向I/O的国际标准总线，其恒定的2M传输速率，集总帧的方式，保了的可靠性，使得控制系统与现场I/O设备之间的数据交换具有很高的实时性，是国际上公认的高速总线。INTERBUS具有强大的总线组态、监控、故障诊断功能，在总线控制板、现场I/O设备以及CMD软件上都能对每一个总线设备的状况进行监控，对故障的诊断快，从而极大地提高了控制系统的易维护性和可靠性。 INTERBUS是一种简单器件级简单网络，是一种开放的串行总线系统，可将不同厂家的现场设备产品统一组态，构成所需的网络。因此，INTERBUS总线在汽车生产物流系统中有独特的优势和吸引力。

汽车生产物流系统结构

汽车生产物流系统用于支持同步化物流的需求，系统能使物料供应及时、，同时节省线边占用空间，减少线边库存，并自动统计缺料次数的时间与频次、原因，可有效防止不必要的延误、等待时间甚至由于物料短缺产生停线的问题。整个系统由监控管理部分、主控部分、呼叫部分和应答部分组成，如图1所示。监控管理部分采用工业控制计算机，负责整个系统的监控管理、人机交流、数据通讯和数据保存。主控部分IBS RFC430控制器采用586CPU，提供了一个基于嵌入式技术的硬件平台。集成了总线控制板、程序控制器和Ethernet的标准接口 ，实现了设备层的数据采集，控制层的逻辑控制，直到与管理层的信息交换的三位一体的体系结构。通过Ethernet可以直接对总线系统进行组态和监控。呼叫部分通过现场总线I/O模块（SAB模块），SAB模块具有IP67的防护等级，可直接安装于车间现场，采集检测现场工位呼叫情况，再通过现场总线送到主控部分（远程总线控制器（RFC430））处理，处理信息再送到应答部分（带现场IO INLINE BK中继器模块和串口RS232通讯模块），通过串口RS232通讯模块送到LED显示屏显示所需要的工位材料。

工业软件组态王与现场设备的无缝联接

为了实现上位机工业软件和现场设备信号连接问题，我们利用OPC（OLE for Process Control，过程控制中的对象连接嵌入技术）技术。OPC是一项技术规范和开放的工业标准接口，它采用微软公司的OLE、COM（component bbbbbb model）和DCOM（distribute component obiect model）等技术，并受到众多自动控制设备制造商的支持。OPC作为自动化系统、现场总线、现场总线设备和办公管理应用
程序之间的有效连接方式，使办公室和现场设备之间的数据交换简捷化、标准化。

汽车生产物流系统中往往需要使用各种不同的供应商的自动化设备，以前为了与各设备通讯，必须设计一个专用的通讯接口，而且各工业软件必须与每一设备建立单独联接。而采用OPC技术后，由于各自动化设备对OPC的支持和OPC基于OLE、COM、DCOM技术的特点，就能将所有自动化设备都与同一OPC Server连接，而各工业软件都使用COM和DCOM技术与OPC Server连接，通过OPC Server与各个自动化设备通讯。通过采用OPC技术，极大地简化了系统的结构，使原来错综复杂的体系结构变得简单清晰，各工业软件只需注意与OPC Server之间的数据交换，而不必担心具体设备的连接问题。INTERBUS OPC Server是Phoenix公司为INTERBUS总线系统专门开发的OPC Server，工业软件通过它可以很方便的与INTERBUS总线的现场设备通讯。

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