铜并不是接入网络的唯一途径

你必须安装一个新的生产数据网络。在你要一卡车的双绞线之前,最好检查一下所有的应用。可能有些地方铜行不通。还有其他选择。光纤技术并不新鲜,但正变得越来越容易使用。无线电频率正从仓库数据收集转向传感器和网络。

通过Gary A. Mintchell,控制工程 一九九八年七月一日
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柔韧的纤维让松下陷入困境

你必须安装一个新的生产数据网络。在你要一卡车的双绞线之前,最好检查一下所有的应用。可能有些地方铜行不通。

还有其他选择。光纤技术并不新鲜,但正变得越来越容易使用。无线电频率正从仓库数据收集转向传感器和网络。红外线不仅仅能在电视上换频道。

不是你父亲的血统

使用光纤的缺点是众所周知的。拼接需要特殊的工具和专业知识。玻璃纤维柔韧性不强,容易断裂。材料和人工的价格都很贵。

伊利诺伊州欧姆龙电子公司(Omron Electronics Inc.)产品营销经理梅耶斯(Jeff Meyers)说,最近的技术趋势正在将这些缺陷最小化。各种系统部件的价格一直在下降。卷曲和劈裂终止方法比环氧树脂抛光方法更容易和更便宜。

迈耶斯先生指出:“光纤媒体提供了许多好处。电缆介质既耐腐蚀又是非导体。此外,光不受所有类型的电气噪声的影响,并在设备之间提供电气隔离。”

光携带数字数据

Relcom Inc.(位于俄勒冈州Forest Grove)介绍了一个系统的组成部分:发射机;连接介质;还有一个接收器。

发射器是一个发光二极管(LED)或激光,以及调制光线的电子设备。接收器是一个带有电子器件的光探测二极管,它将光信号返回为电信号。在典型的工业设置中,发射器可以嵌入在传感器中,接收器在控制器输入卡中。

光缆公司(弗吉尼亚州罗阿诺克)讨论光纤电缆的技术问题。光纤有两类——多模和单模。用于定义纤维的其他因素有尺寸、光学性能、涂层和强度。

光纤电缆由以下部件组成(见图):

  • 玻璃芯,承载大部分光线;

  • 包层,将光线限制在核心;

  • 基板层玻璃(有时),增加直径和强度;

  • 初级缓冲涂层,第一层机械保护;

  • 二次缓冲涂层,外层机械保护。

纤维是通过核心的大小和玻璃的总体尺寸(微米)来识别的。例如,在局域网中,常用的电缆尺寸是62.5/125。这意味着核心是62.5

铜与光纤对话

如果现有的双绞线铜网络需要光纤部分怎么办?AMP Inc. (Harrisburg, Pa.)有雷兰双绞线到光纤媒体转换器的答案。雷兰转换器可提供单端口或12端口配置,允许组织保护目前在双绞线布线方面的投资,同时在需要的地方扩展光纤布线。

Phoenix Contact公司(Harrisburg, Pa.)有一系列接口模块,可以将串行数据转换为光纤数据。PSM-EG - . .FO转换器系列可用于RS-422, -232, -485, Profibus和Interbus。有一个RS-232转换器与一个D-sub连接器,连接到个人电脑的串口。

在必须为远程传感器提供电力和数据信号的情况下,NT国际公司(Minneapolis, Minn.)拥有光纤接口系统。

光纤接口系统由一个发射模块和一个用光纤电缆连接的电源模块组成。功率模块通过一根光纤向发射机模块提供光能,发射机模块将光能转换为电能。第二根光纤将信号传输回电源模块,转换为4 ~ 20ma。

传感器可以是商业上可用的压力、流量、液位或温度,通过标准线路连接到模块。

将无线

有时,使用物理电缆将设备连接到数据网络是不可能的,也不经济。在某些应用(如废水处理厂)中传递信息的远程终端单元(rtu)可能离控制器几英里远。运行电缆可能存在物理障碍。从一个设备到网络的路径可能会穿过一个非常热的区域。

格雷希尔(Grayhill, LaGrange,伊利诺伊州)是提供无线电技术的公司之一。Grayhill公司新产品开发副总裁Bob Hochreiter表示,无线局域网(wlan)增加了灵活性、移动性和重新配置的能力。

他指出WLAN有两个部分:接入点收发器和远程客户端收发器。收发器是既能发送又能接收的无线电设备。接入点是固定的收发器,连接到工厂的主局域网。远程客户端收发器连接到远程传感器或控制器,并与接入点通信。

门户和桥梁

无线局域网中的收发器可以执行额外的有价值的业务。它们不仅可以是隐形电线一样的交流渠道,还可以充当“门户”或“桥梁”。网关允许具有一种协议的网络与具有不同协议的网络通信,例如,自动化单元中的设备网络与以太网信息网络通信。一个“桥”连接使用类似协议的网络。

作为网关,远程客户端收发器可能在设备网络上。它接受数据,将其转换为无线电信号,并将其发送到接入点收发器。连接到工厂以太网信息系统的接入点收发器接收数据并将其转发到该系统。

不要因为干扰或丢失数据信号而害怕使用这项技术。格雷希尔公司的无线系统采用了美国军方在二战期间开发的技术,作为一种发送无线电信号的方式,可以抵抗干扰,并且难以被未经授权的无线电接收和解码。

扩频技术的特点是使用较宽的频谱。真正的扩频信号满足以下两个条件:

  • 传输信号带宽比信息带宽宽得多(见图)文章第二页。不同于FM收音机那样的窄频率,实际数据是通过宽频带调制的,对未经授权的接收器来说听起来像噪音。

  • 传输的数据以外的一些模式或代码决定了实际的传输带宽。这些代码允许授权接收器从信号中过滤所需的信息。

蜂窝数据传输

那么远距离传输数据的蜂窝技术呢?无线系统公司(WSI, Lakewood, Co.)使用一种称为CDPD(蜂窝数字分组数据)的新技术从RTU发送数据。WSI RTU可监控多达64个模拟和数字I/O点的数据。

RTU有一个IP地址,这样就可以将数据公开到Internet。通过在应用服务器中内置密码保护,可以实现隐私保护。适当的用户可以通过移动电话线路使用web浏览器访问数据。

据技术开发副总裁杰夫·库克(Jeff Cook)说,当生成异常报告时,该设备可以向多达64个电子邮件客户端发送消息,也可以向字母数字寻呼机发送消息。

无线网络设备正在出现。来自Control Co. (Friendswood, Tex.)的“Traceable”是一种无线电信号远程温度计,可溯源到NIST以保证精度。远程传感器将数据发送到100英尺远的数字显示器上。一个显示器能够每30秒从多达三个传感器接收数据。如果传感器读数超出最小或最大设定值,显示单元保持最小值和最大值,则发出声音警报。

Ellison传感器国际有限公司(英国威尔士Wrexham)有一个内置无线电发射机的压力传感器,可以在500米的视线范围内发送数据信号。

PR9500允许在远离危险或难以接近的环境的安全距离内监测压力。输出接口卡产生4- 20ma、0- 5v或0- 10v的校准模拟信号。可选RS-232端口。

比如点击电视遥控器

红外数据传输是一种新的无线传输技术。电视遥控器的红外通信功能更简单。红外工业通信更为复杂,但利用这一技术的产品已开始出现。

红外数据协会www.irda.org)表示,其目的是“创建一个可互操作、低成本、低功耗、半双工串行数据互连标准,支持可适应广泛家电和设备的无电梯、点对点用户模型”。

IrDA主要针对计算机行业,开发了支持高速数据通信的红外数据端口标准。

凤凰联络公司(Harrisburg, Pa.)发布了一款红外通信产品。产品营销经理Mike Nager说,psm -光数据链已经证明了它在机器人单元、输送机和起重机等应用中的价值。

网络的配置就像电线一样。PSM的通信距离可达200米,可在室内或室外运行。电磁干扰不影响红外传输。频移键控和日光滤波器提高了系统和传输的可靠性。

支持常用的RS-485总线接口,包括Interbus、Profibus和Modbus。还支持RS-232和-422。PSM以2mb /sec的速度传输数据。

转换器需要彼此之间的直接视线进行通信,尽管红外信号的发散意味着对齐有很大的容差。协议包括错误检查,以便字符串中缺失的数据触发重传命令。当头部脏到足以抑制传输时,低信号警报会通知操作人员。

许多应用程序

由于许多原因,铜很难在工厂和加工厂运行数据网络,有可行的替代品。在安装数据网络时,需要检查应用、环境和物理障碍。从一系列技术中挑选可以让数据移动的技术。

柔韧的纤维让松下陷入困境

制造阴极射线管(crt)是电视机制造中最复杂的部分。控制这些不同的过程,如筛选(在面板上精确地安排荧光粉以提供所需的颜色),掩膜(在管内部涂上电阻材料),灯泡过程(将面板和掩膜放在一起,并通过熔块炉将它们连接起来),以及其他需要可靠的,高速的制造实践。

美国松下电子公司(AMEC, Troy, O.)的工程师们接到一项任务,要迅速增加一条新的生产线。所有的设计、建造和实施都必须在一年内完成。

快节奏的项目

“这是一个非常快节奏的项目,”设备工程团队经理劳尔·比利亚雷亚尔说。“规格非常重要。因为我们一直在考虑现有网络的替代方案,所以我们马上就知道我们想做什么。因为我们不知道设备的布局,所以我们不知道具体如何实现网络。”

系统设计始于欧姆龙(Schaumburg,伊利诺伊州)。CVM1可编程控制器。“我们指定这些plc主要是因为它们的网络功能,”比利亚雷亚尔先生说。“我们的计划要求使用plc来收集各种生产控制数据。内存能力、透明网络和CPU速度都对我们很有吸引力。”

网络的几个层次

几十个CVM1 plc在几个层次上联网。有些是与欧姆龙的Sysmac Net光纤令牌环网络连接到其他plc和pc的主机。数据收集和HMI(人机界面)由许多运行IBM PlantWorks的pc机处理,这些pc机与IBM的令牌环网络连接。IBM AS400位于网络顶部,通过另一个IBM令牌环网络连接到工厂系统。

比利亚雷亚尔先生指出:“生产计数数据和机器状态数据保存在单独的plc中。令牌环网络上的pc根据命令抓取所需的数据并将其发送到数据库。数据库节点是到MIS AS400的一个端口,而MIS AS400将其视为系统中的另一个只读节点。”

AMEC之前的生产线建于1989年,采用玻璃光缆与Sysnet光纤网络连接。自那时起,纤维技术的改进为AMEC工程师提供了使用新型柔性塑料纤维的选择。这些新的光纤电缆更容易连接和安装。可以更容易地适应机器布局的变化,并且通过这种简单的安装促进了启动。