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奧地利貝加萊總線控制器模塊X20PS9400

現(xiàn)場(chǎng)總線的本質(zhì)原理

　　1）現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)

　　現(xiàn)場(chǎng)總線把通信線一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或生產(chǎn)設(shè)備是用于過程自動(dòng)化和制造自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表互聯(lián)的現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)的DCS的通信網(wǎng)絡(luò)截止于控制站或輸入輸出單元?，F(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室輸入輸出端口仍然是一對(duì)一的模擬信號(hào)傳輸，工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境十分惡劣，既有各種電磁場(chǎng)的干擾噪聲，又有各種酸、堿、鹽等腐蝕性有害物質(zhì)，還有高溫低溫、高濕度和各種粉塵?，F(xiàn)場(chǎng)總線能適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字通信。

2）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連

　　現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表是指?jìng)鞲衅?、變送器和?zhí)行器等。這些設(shè)備能通過一對(duì)傳輸線互連傳輸線可以是雙絞線、同軸電纜、光纜和電源線等并可根據(jù)需要因地制宜的選擇不同類型的傳輸介質(zhì)。

　　3）互換性和互操作性

　　現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表種類繁多，沒有仟何一家制造商可以提供一個(gè)工廠所需的全部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。所以，互相連接不同制造商的產(chǎn)品是不可避免的用戶不希望為所選用的產(chǎn)品不同而在硬件或軟件上花很大力氣。希望選用各制造商性能價(jià)格比的產(chǎn)品集成在一起，實(shí)現(xiàn)即接即用。用戶希望對(duì)不同品牌的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備統(tǒng)一組態(tài)，構(gòu)成所需要的控制回路。這些就是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互換性和互操作性的含義。

　　4）分散功能塊

　　FCS廢止了DCS的輸入/輸出單元和控制站，把DCS控制站的功能分散的分配給現(xiàn)場(chǎng)儀表，從而構(gòu)成虛擬控制站。例如流量變送器不僅具有流量信號(hào)變換、補(bǔ)償輸入模塊，而且有PID控制和運(yùn)算功能塊；調(diào)節(jié)閥的基本功能是信號(hào)驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行，還內(nèi)含輸出特性補(bǔ)償模塊；也可以有PID控制和運(yùn)算模塊；還可以有閥門特性自校驗(yàn)和自診斷功能。功能塊分散在多臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表中，并可統(tǒng)一組態(tài)，用戶可以靈活選擇各種功能模塊，構(gòu)成所需要的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)*的分散控制。

　　5）通信線供電

　　通信線供電方式允許現(xiàn)場(chǎng)儀表直接從通信線上攝取能量，這種方式提供于本質(zhì)安全環(huán)境的低功耗現(xiàn)場(chǎng)儀表，與其配套的還有安全柵，化工、煉油等企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有可燃性物質(zhì)，所用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備必須嚴(yán)格遵循安全防爆標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)總線也不能例外。

　　6）開放式互連網(wǎng)絡(luò)

　　現(xiàn)場(chǎng)總線為開放互連網(wǎng)絡(luò)，既可與同層網(wǎng)絡(luò)互連，也可與不同層網(wǎng)絡(luò)互連，不同制造商的網(wǎng)絡(luò)互連十分簡(jiǎn)單。用戶不必在硬件或軟件上花多大力氣開放式互連網(wǎng)絡(luò)還體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫共享，通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和功能塊的統(tǒng)一組態(tài)，天衣無縫的把不同制造商的網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備融為一體，構(gòu)成統(tǒng)一的FCS。

奧地利貝加萊總線控制器模塊X20PS9400

嵌入式工控機(jī)是為應(yīng)用在各類狹小空間而設(shè)計(jì)的緊湊型工控機(jī)，因低功耗無風(fēng)扇設(shè)計(jì)、小巧的的體積、穩(wěn)定的性能而在工控機(jī)應(yīng)用中日趨廣泛。隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，嵌入式工控機(jī)發(fā)展迅速，在工控機(jī)應(yīng)用中占據(jù)越來越重要的位置。那么，你知道嵌入式工控機(jī)和傳統(tǒng)工控機(jī)之間在性能上有什么區(qū)別嗎？

嵌入式工控機(jī)與傳統(tǒng)工控機(jī)的性能比較

一、功耗低

1、采用低能耗處理器

2、無風(fēng)扇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)體使用被動(dòng)式鋁擠材質(zhì)散熱鰭片，將處理器芯片上的熱量迅速傳導(dǎo)到鋁擠鰭片，提高散熱效率。

3、全密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，適應(yīng)多塵、高溫、潮濕、電磁干擾嚴(yán)重等復(fù)雜環(huán)境。

二、體積小

緊湊型設(shè)計(jì)，可應(yīng)用在各類狹小空間，并充分考慮對(duì)外接口及安裝空間合理利用，產(chǎn)品功能適配性好。

三、可靠性高

除電氣功能滿足可靠性設(shè)計(jì)外，還需滿足散熱設(shè)計(jì)、電磁兼容設(shè)計(jì)、防塵防水設(shè)計(jì)、抗振動(dòng)設(shè)計(jì)等可靠性設(shè)計(jì)內(nèi)容。

四、使用周期長(zhǎng)

嵌入式工控機(jī)往往和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，嵌入式工控機(jī)的升級(jí)換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)，具有較長(zhǎng)的使用周期。

嵌入式工控機(jī)是否可以取代傳統(tǒng)工控機(jī)

1、嵌入式工控機(jī)處在整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)中的前端，向上的連接往往是傳統(tǒng)工控機(jī)，傳統(tǒng)工控機(jī)的運(yùn)算能力、軟件資源、數(shù)據(jù)庫支持等方面都是嵌入式工控機(jī)難以企及的。

2、在大型系統(tǒng)構(gòu)建中，傳統(tǒng)工控機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展能力、網(wǎng)絡(luò)通訊能力也是嵌入式工控機(jī)難以替代的。

3、在可視化設(shè)計(jì)、流程監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域，傳統(tǒng)工控機(jī)具有先天的優(yōu)勢(shì)。

X20系統(tǒng)-總線型CPU

X20XC0201

X20BB32

X20PS9500

X20XC0202

X20BB37

X20系統(tǒng)-標(biāo)準(zhǔn)型CPU

X20CP3486

X20CP3485-1

X20CP3484

X20CP1486

X20CP1485-1

X20CP1484

X20系統(tǒng)-緊湊型CPU

X20CP0292

X20CP0201

X20BB27

X20CP0291

X20BB22

X20PS9500

X20系統(tǒng)-IF通信模塊

X20IF1063

X20IF1082

X20IF2772

X20IF1020

X20IF1061

X20IF1072

X20IF1091

X20IF2792

X20IF1030

X20系統(tǒng)-電氣模塊

X20CS1030

X20CS2770

X20CS1020

X20CS1070

X20系統(tǒng)-總線控制器

X20BC0053

X20BC0073

X20BC0087

X20BB80

X20PS9400

X20BC0043

X20BC0063

X20BC0083

X20BC1083

X20BB81

X20IF1091-1

X20系統(tǒng)-總線接收和總線中繼模塊

X20BR9300

X20BT9400

X20BT9100

X20系統(tǒng)-電源模塊

X20PS2110

X20PS3310

X20PS2100

X20PS3300

X20系統(tǒng)-數(shù)字量輸入模塊

X20DI2372

X20DI2653

X20DI4372

X20DI4760

X20DI6372

X20DI9371

X20DI2371

X20DI2377

X20DI4371

X20DI4653

X20DI6371

X20DI6553

X20DI9372

X20系統(tǒng)-數(shù)字量輸出模塊

X20DO2322

X20DO2649

X20DO4322

X20DO4332

X20DO4623

X20DO6322

X20DO8331

X20DO9321

X20DO2321

X20DO2623

X20DO4321

X20DO4331

X20DO4529

X20DO6321

X20DO6529

X20DO8332

X20DO9322

X20系統(tǒng)-數(shù)字量混合模塊

X20DM9324

X20系統(tǒng)-模擬量輸入模塊

X20AI2622

X20AI4622

X20AI1744

X20AI2632

X20AI4632

X20系統(tǒng)-模擬量輸出模塊

X20AO2632

X20AO4632

X20AO2622

X20AO4622

X20系統(tǒng)-溫度模塊

X20AT2402

X20AT6402

X20AT2222

X20AT4222

X20系統(tǒng)-其他功能模塊

X20CM1201

X20CM8323

X20PD0012

X20PD2113

X20CM0985

常模塊電源并聯(lián)要解決的首要問題就是均流問題。均流以保證模塊間電流應(yīng)力和熱應(yīng)力的均勻分配，防止一臺(tái)或多臺(tái)模塊運(yùn)行在電流極限狀態(tài)。因?yàn)椴⒙?lián)運(yùn)行的各模塊特性并不一致，外特性好的可能承擔(dān)更多的電流，甚至過載;而外特性差的運(yùn)行在輕載，甚至空載。這樣不均勻的電流使得熱應(yīng)力大，降低了可靠性。實(shí)驗(yàn)證明，電子元器件溫升從25度上升到50度時(shí)，其壽命僅為25度時(shí)的1/6。

隨著模塊電源市場(chǎng)日趨成熟，一些低電壓輸入超大功率的模塊電源越來越受到客戶的青睞，但是在一些低壓大功率場(chǎng)合中，單臺(tái)模塊電源是無法滿足負(fù)載功率要求的，于是就需要考慮并聯(lián)。利用多臺(tái)中/小功率的電源并聯(lián)，不僅可以達(dá)到負(fù)載功率要求，降低應(yīng)力;而且還可以應(yīng)用冗余技術(shù)，提高系統(tǒng)的可靠性。實(shí)驗(yàn)證明，兩臺(tái)并聯(lián)系統(tǒng)的故障率遠(yuǎn)小于單臺(tái)電源的故障率，因此多臺(tái)的情況下，系統(tǒng)的可靠性將顯著增強(qiáng)。

因此，對(duì)若干個(gè)開關(guān)變換器模塊并聯(lián)的電源系統(tǒng)，其要求是：

1）各模塊承受的電流能自動(dòng)平衡，實(shí)現(xiàn)均流

2）為提高系統(tǒng)的可調(diào)性，盡可能不增加外部均流控制的措施，并使均流與冗余技術(shù)結(jié)合

3）當(dāng)輸入電壓和/或負(fù)載電流變化時(shí)，應(yīng)保持輸出電壓穩(wěn)定，并且均流的瞬態(tài)響應(yīng)好

常見的均流方法有：

1輸出阻抗法（下垂法，電壓調(diào)整率法）

并聯(lián)的各模塊的外特性呈下垂特性，負(fù)載越重，輸出電壓越低。在并聯(lián)時(shí)，外特性硬（內(nèi)阻?。┑哪K輸出電流大;外特性軟的模塊輸出電流小。輸出阻抗法的思路是，設(shè)法將外特性硬（內(nèi)阻小、斜率小）的外特性斜率調(diào)整得接近外特性軟的模塊，使得兩個(gè)模塊的電流分配接近均勻。

2、主從設(shè)置法

主從設(shè)置法即是認(rèn)為選定一個(gè)模塊作為主模塊（MasterModule），其余模塊作為從模塊（SlaveModule）。用主模塊的電壓調(diào)節(jié)器來控制其余并聯(lián)模塊的電壓調(diào)整值，所有并聯(lián)模塊內(nèi)部具有電流型內(nèi)環(huán)控制。由于各從模塊電流按同一基準(zhǔn)電流調(diào)制（主模塊的電壓誤差轉(zhuǎn)換成的基準(zhǔn)電流），從而與主模塊電流一致，實(shí)現(xiàn)均流。

主從設(shè)置法的主要缺點(diǎn)：

1）主從模塊之間必須有通訊聯(lián)系，使系統(tǒng)復(fù)雜

2）若主模塊失效，整個(gè)系統(tǒng)將不能工作，不適用與冗余并聯(lián)系統(tǒng)

3）電壓環(huán)的帶寬大，容易受外界干擾

3、平均電流自動(dòng)均流法

用均流母線來連接所有電源模塊輸出電流取樣電壓的輸出端，均流母線上的電壓由所有并聯(lián)電源模塊系統(tǒng)取樣電壓，經(jīng)各電源模塊的均流電阻所提供。通俗地說，即是均流母線的電壓為各模塊電流信（以電壓呈現(xiàn)）的平均值，然后各模塊的電流信號(hào)（以電壓呈現(xiàn)）再與均流信號(hào)比較，得到補(bǔ)償量用來進(jìn)行控制。

平均電流自動(dòng)均流法可以均流。但是，當(dāng)連接在母線上的某一個(gè)模塊不工作時(shí)，將導(dǎo)致母線平均值降低，電壓下調(diào)，到達(dá)下線時(shí)出現(xiàn)故障。

4、最大電流法自動(dòng)均流

又稱“民主均流法”，該法與主從設(shè)置法相似，區(qū)別在于主模塊是不固定的，系統(tǒng)中電流最大的模塊自動(dòng)作為主模塊工作。

5、熱應(yīng)力自動(dòng)均流法

該法按每個(gè)模塊的電流和溫度（即熱應(yīng)力）自動(dòng)均流。系統(tǒng)中仍以各模塊電流平均值得到均流母線作為比較參考，各模塊的電流信號(hào)再與均流母線作比較得到誤差，進(jìn)而補(bǔ)償控制。（目前不太明白與前面的平均電流法的區(qū)別）

6、外加均流控制器

應(yīng)用此法時(shí)，每個(gè)模塊的控制電路中都需要加一個(gè)特殊的均流控制器，用以檢測(cè)并聯(lián)各模塊電流不均衡情況，調(diào)整控制信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)均流。但是均流控制器的引入增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，若設(shè)計(jì)不正確，可能使系統(tǒng)不穩(wěn)定。