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1、自动化专业英语教程,教学课件,August 18, 2016,P5U1A Automation Networking Application Areas 第五部分第一单元课文 A 自动化网络的应用领域,A 自动化网络的应用领域 1.课文内容简介：这篇文章是对工业现场总线、网络控制技术的一种补充。主要讲述如何根据不同的控制要求选用不同的网络结构和通讯协议，较详细地介绍了在工厂自动化、过程自动化中常用的总线协议、并对现场级、主站级的网络结构和通讯协议、均一化的网络体系结构作了说明。 2.温习有关现场总线、自动化网络方面的内容。 3. 生词与短语 building automation 楼宇自动化
2、harsh adj. 苛刻的 modulating n. 调制,P5U1A Automation Networking Application Areas 第五部分第一单元课文 A 自动化网络的应用领域,calibration n. 校准，标度 commissioning n. 试车，试运转 hierarchy v. 层次，级别 marshaled n. 整顿，配置 superimposed adj. 有层次的 moderate adj. 缓和的 fault tolerant 容错 transparency n. 透明 ongoing v. 使机械化,P5U1A Automation Netw
3、orking Application Areas 第五部分第一单元课文A 自动化网络的应用领域,4. 难句翻译 1 For example, factory automation and process automation are often used in harsh and hazardous environments where people, nature, and expensive machinery are at stake or where a production interruption is costly. These requirements contrast sig
4、nificantly with building automation, for example, where keeping costs low is a main driving force. 举例而言，工厂自动化与过程自动化通常应用在苛刻和危险的场合。而在这些场合，人员、环境及昂贵的机器设备处于危险之中，或者生产的中断会造成巨大损失。这些需求同追逐低成本的楼宇自动化相比，有明显的差异。 2 The network types ideal for simple discrete I/O focus on low overhead and small data packets, but th
5、ey are unsuitable for larger messages like configuration download and the like. 对简单的离散I/O较为理想的网络类型注重低开销及小的数据包，但它们不适用于组态下载等较大的报文。,P5U1A Automation Networking Application Areas 第五部分第一单元课文A 自动化网络的应用领域,5. 参考译文 A 自动化网络的应用领域 网络已应用于自动化的所有领域。在工厂自动化、过程自动化及楼宇自动化的领域内，网络完成各种各样的任务。而且，由于不同的工业领域具有各自的特性和各种不同的要求，不同自
6、动化网络所执行的任务也有明显的差异。此外，网络中设备的连接、组态及数据的交换也不同。 没有一种单一的总线能适用于所有工业控制；相反，每种总线总是针对其所运用领域的特点而优化的。举例而言，工厂自动化与过程自动化通常应用在苛刻的和危险的场合。而在这些场合，人员、环境及昂贵的机器设备处于危险之中，或者生产的中断会造成巨大损失。这些需求同追逐低成本的楼宇自动化相比，有明显的差异。,P5U1A Automation Networking Application Areas 第五部分第一单元课文A 自动化网络的应用领域,工厂自动化 在具有装配线的制造业类工厂中，如汽车、灌装与机械工业，离散逻辑控制处于主导
7、地位，而传感器所感受到的将只是“是”或“否”，例如，是否有一个箱子处于流程机器的前方。对简单的离散I/O较为理想的网络类型注重低开销及小的数据包，但它们不适用于组态下载(Configuration download)等较大的报文。这些类型的网络有 Seriplex，Interbus-S及ASI(ASInterfa-ce)，有时将它们称为传感器总线或比特(bit)级总线。其他更为先进的离散逻辑协议则包括DeviceNet ，ControlNet ，及PROFIBUS (DP及FMS应用行规)。这些总线有时被归类于设备总线或字节(byte)级总线。工厂自动化含有快速移动的机械，因此同较慢的过程相比
8、要有更快的响应。这些任务在传统上是由PLC来处理的。 过程自动化,P5U1A Automation Networking Application Areas 第五部分第一单元课文A 自动化网络的应用领域,对炼油、造纸、电力以及化工等过程对象而言 ，连续的调节性控制占支配地位。测量是模拟的(此处意味着标量值是以数字信号传送的)，而执行则是调节性的。当然，过程工业也采用一些离散控制，而以离散为主的制造业也采用一些调节性控制。现在，市场上已经存在现场总线开/关，它是用作通/断传感器的小型远程安装的I/O模块。以前，是由集散控制系统(DCS)或单回路调节器完成这种工作。 本文将重点讨论三种与过程相关的
9、网络：基金会现场总线(FF)，PROFIBUS (PA应用行规)与HART。这些总线目前一般都被笼统地称为现场总线，尽管有些人会有争议，说其中有的不属于现场总线。这三种协议在设计时已明确了现场仪表由总线供电，也规定了现场仪表应具备所定义的参数与指令用于设备管理，如识别、诊断、材质及用于校验及调试的功能。就规模而论，一般认为，工业自动化网络所组成的局域网(LAN)跨越不大于直径为1km或2km的区域，而且一般限制在一幢建筑物或一群建筑物内。显然，只能延伸几米的网络是不够用的，而跨越城市或甚至全球的网络则过大了。,P5U1A Automation Networking Application Ar
10、eas 第五部分第一单元课文A 自动化网络的应用领域,现场与主站网络的层次 即使在过程工业的控制系统中，其体系结构的每一层次也都具有不同的网络特性。在现场端的许多仪表如变送器与阀门定位器有其特定的需求，而在主站级的工作站、链接设备与控制器则有其它的需求(见图5-1A-1)。 当现场总线开始发展时、 过程工业对现场级网络 提出了大量其他网络不 曾遇到的要求。因此 需要考虑许多新的设计 思路。在上层，所有来 自现场级网络的数据都 需要被集中到单一的主 站级网络中。,图 5-1A-1 双层自动化网络结构,P5U1A Automation Networking Application Areas 第五
11、部分第一单元课文A 自动化网络的应用领域,同时，主站级网络还需执行所有与工厂自动化相关的任务。 现场级 在现场级，对于过程仪表占主导地位的协议有HART、基金会现场总线(FF)的H1及PROFIBUS PA。HART协议与其他两个协议有很大的不同。HART是所谓的智能(smart)协议，它是将数字通信叠加在常规的420mA的信号上而产生的组合。正因如此，HART协议是从模拟向数字过渡过程中的一种理想的中间解决方案。HART与现有的模拟记录仪、控制器与指示仪兼容，而同时它又使用数字通信，使远程组态和诊断成为可能。尽管HA-RT协议允许数台设备多挂接在一根双绞线上，但由于数据更新速度低(一般为每台
12、设备0.5s)，所以不经常使用这种连接方式。在绝大多数的系统中，HART设备采用点到点的连接方式，也就是每台设备各用一根双绞线。同时，为了组态及维护，可经常,P5U1A Automation Networking Application Areas 第五部分第一单元课文A 自动化网络的应用领域,地临时接上手持终端。基金会现场总线的H1与PROFIB-BUS PA都完全是数字化的协议，甚至都遵循IEC 61158-2标准而使用同样的布线。然而除此之外，这两种协议之间存在着很大的差异，根据所需要的系统结构的不同，其中的一种协议可能比另一种更适合。 在现场级有着大量仪表，往往是成百上千。线路往往也很
13、长，网络电缆必须从控制室一直连接到现场，或接到塔上，然后再分支到遍及现场的所有设备。由于每个网络能多挂接的设备数量受限制，因此，即使是一个中等规模的工厂，也可能有多条网络电缆引向现场，尽管线缆数量比点到点的布线已减少了很多。现场级网络从设计上使线缆可以延伸得很远，并允许现场设备从网络中获得供电。这样，同一根双绞线不但可向设备供电而且同时传送数字信号，从而避免了单独供电用的电缆，既简化了布线又降低了成本。,P5U1A Automation Networking Application Areas 第五部分第一单元课文A 自动化网络的应用领域,作为降低成本的另一种措施，设计者选择了适中的现场级网络
14、通信速度，以便可以使用标准的、仪表等级的电缆而非特殊的数据电缆。由于也不需要特殊的连接器、耦合器和集线器，所以可以完成简单而实用的连接。在多数场合下，常规仪表所使用的电缆的等级完全可以满足现场总线网洛的要求。这也使得当现有的工厂采用现场总线时，有可能可以使用原有的电缆。在可能出现可燃流体的危险过程环境，本质安全常常是优先选用的保护措施。所以现场总线网络在设计上允许将安全栅安装在总线上。 另外，由于设计者选择了适中的现场网络通信速度，因此所连接的设备并不需要耗费大量的CPU处理能力来快速处理通信。结果是它们也只消耗很少的功率。由于设备的低功耗意味着在线路上的压降也低，因此，即使在长距离甚至还使用
15、了本质安全栅的情况下，仍可以将几台设备用分支线接在同一个网络上。现场级网络的另一个突出优点是由布线自由而带来的网络拓扑结构上的自由度。最后，这些现场总线网络的设计还使它们可以在相当恶劣并有电气干扰的现场环境中运行。,P5U1A Automation Networking Application Areas 第五部分第一单元课文A 自动化网络的应用领域,主站级 在主站级，以太网标准已经成为占支配地位的布线技术(图5-1A-2 )。有许多协议是基于以太网布线的，它们包括基金会现场总线(HSE)，PROFInet， ModbusTCP等协议。 使用现场总线及设备管 理软件的工厂会遇到带 宽需求的激增
16、，因此在 主站级必须具有高速网 络。 现场级网络从现场 仪表采集了如此众多的 数据结果使信息量剧 增。,图 5-1A-2 带冗余实用的主站级网络,P5U1A Automation Networking Application Areas 第五部分第一单元课文 A 自动化网络的应用领域,这一巨大的信息量是一个老式的专有控制级网络无法应对的。以太网具备传送大量数据所需的吞吐量，这些数据用于传统工厂的操作和历史趋势，用于新增的远程诊断、维护及组态功能，以及用于对工厂自动化任务的快速响应。这些应用之所以选择以太网，是因为其高速度使其有能力传送所有的这些信息。此外，以太网已经成为标准，并被广大技术人员深入了解，也已获得广泛的应用。用于以太网的各种各样的设备与解决方案都是现成的。 在许多应用中，对主站级协议的关键要求之一是有效性。网络必须能容错，也就是
