总线柔性电缆【柔性生产线中的INTERBUS总线通信系统设计】

　　摘要：通过分析INTERBUS总线通信系统技术特点，针对天津轻工职业技术学院的现有柔性生产线的实际需求，对其总线通信系统进行了分析、设计和试运行。 　　关键词：INTERBUS总线 柔性生产线 通讯协议
　　中图分类号：TP336 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)01-0039-01
　　
　　INTERBUS(Interbus Fieldbus)由德国Phoenix Contact公司1990年推出的世界上开发最早的现场总线，广泛应用于汽车、烟草、过程自动化等行业，并得到Interbus Club国际组织支持。INTERBUS采用集总帧型数据环通讯，这种通讯保证了数据传输同步性和周期性，全双工通讯方式保证了数据通讯实时性，差分信号传输和专门总线环路检查保证了强大抗干扰性和设备实时监控。
　　柔性生产线是现代生产型企业经常会用到的，为了便于学生在学校直接系统地接触到生产型企业的生产线，天津轻工职业技术学院特意配备了Me093399型机电一体化柔性系统，该系统是一套完整，灵活、模块化，易扩展的教学系统，从简单到复杂，从零部件到整机采用铝合金结构件为系统的基本操作平台，利用多种机械传动方式模拟完成现代化装配过程的柔性加工，把实际工业生产中的电气控制部分、各种传感器和现代化生产中的工业总线，组态控制，得到了充分的应用。
　　1、INTERBUS现场总线通信协议
　　INTERBUS采用的传输方法核心就是集总帧协议。集总帧协议可以在低传输速率的情况下提供一个高效率、快速、近似恒定周朗的全双工式信息传输。而且采用的集总帧协议的总线接口电路可以简单地通过移位寄存器技术来实现。
　　通过采用集总帧协议和物理环形网络，总线系统不必进行设置地址和按址传输的方法，实践工作中这就意味着INTERBUS的设备可以简单地安装，迅速地进行现场调试。对每个模块进行硬件设置地址（DIP开关）的工作被省去了。这个优点特别体现在当总线模块损坏被掉换时，不用重新设址，当然不会发生地址重叠现象。
　　在面向过程数据的传输方法下，所有变送器和执行器的信号都被放在一个通信帧内，这个通信帧称为集总帧。在这种情况下，整个包括所有设备的系统只有一个协议，所有也只需要一个帧信息（控制信息）。帧信息包括一个启动信息（LOOPBACK）、数据安全/结束信息。在集中帧中，如果系统带的设备越多，传输效率也就越高，因为此时有效信息与控制信息的比例也越高。
　　在集总帧协议中，整个系统只有一个循环运行的通信帧。对于主站来讲，带有I/O信息的所有设备被看作一个“逻辑”设备。现场设备的地址正好对应于通信帧中的数据在协议中的物理位置。
　　2、柔性生产线中的INTERBUS通信系统设计
　　2.1 INTERBUS通信硬件设置
　　INTERBUS总线系统主要有三部分组成:INTERBUS总线控制器、INTERBUS总线设备、用于INTERBUS总线设备之间以及与总线控制器连接的电缆。网络拓扑为“树”型结构，即“主干”上分出一些“枝岔”。主干为远程总线，一个远程总线最多由255个远程总线段组成。距离最多可长达12.8公里。它将安装在主机系统的总线适配器与第一个总线中断模块相连，以及总线中断模块之间互连。天津轻工职业技术学院现场总线实训室柔性生产线采用的INTERBUS通信系统采用本地总线，共两层通信结构（如图2.1）。
　　2.2 INTERBUS通信模块的选择与安装
　　天津轻工职业技术学院INTERBUS总线控制系统第一层通信为总线主站，采用了ILC 350 ETH（INTERBUS总线350型网关接口模块），ILB IB 24 DI8 DO8（INTERBUS本地总线模块，电压24伏，8个数字输入和8个数字输出）。总线控制系统第二层通信为总线的分站，每个分站都有耦合器模块和数字输入和输出模块，以加盖单元为例，加盖单元选用的模块主要有：以太网耦合器模块：FL IL 24 BK-PAC、数字输入模块：IB IL 24 DI 4-PAC、数字输出模块：IB IL 24 DO 4-PAC。
　　INTERBUS总线采用导轨安装的方法安装。安装在导轨上的模块需要一个符合DIN EN50022标准的DIN导轨，模块卡在导轨上，并用端子夹和弹簧端子卡紧。通常模块之间彼此直接相邻安装。适用导轨的安装模块有ST模块、Inline模块、CT模块（如网关模块IBS CT24 IO GT-T）、RFC控制器以及一些附件元件。DIN导轨必须通过接地模式连接到保护地（PE）。当模块安装到导轨上时同时也就接地了。
　　2.3 INTERBUS通信软件设置与实施
　　INTERBUS总线组态和编程均在PCWORX中进行，总线组态时用于定义和处理自动化环境中的控制器（或控制板）及其连接的设备。模块的参数设置、比如站名、设备名、组以及选择组等均在“设备细节”窗口中设置。在总线组态过程中，PCWORX提供了一个设备类型，它实质上是一个设备库，包含了在总线组态中所有可以使用的模块，并以树形结构分类显示。设备类别中的所有设备并不是保持不变，而是可以添加新的设备。与设备有关的所有数据保存在相关的设备描述文件（XML）中，如果要导入的设备和类别，可以从XML文件直接装入数据并检查文件的语法。新的设备只有在相应的设备描述文件导入到设备类别之后才可以使用。
　　3、结语
　　通过分析INTERBUS现场总线的通信原理，对天津轻工职业技术学院现场总线实训室的柔性生产线进行总线的设计与实施，现在已经投入使用，实训室使用效率很高，学生反映效果很好。
　　参考文献
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　　[2]吴理门.基于INTERBUS现场总线技术的汽车生产物流控制系统[J].湖北水利水电职业技术学院学报,2009.
　　[3]天津轻工职业技术学院Me093399型机电一体化实训系统实验验指导书.
　　[4]现场总线技术及实训[M].北京:北京理工大学出版社,2008.
　　[5]王立,谢飞.基于INTERBUS现场总线系统的过程监控与诊断研究[J].计算机工程应用技术,2008.
　　作者简介
　　李娜（1978.4.9-），女，硕士研究生，天津轻工职业技术学院生产过程自动化教研室主任，讲师，研究方向：自动化。
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