1.Profibus DP现场总线在电力能源化工等高可靠行业使用情况西门子Profibus现场总线家族中应用最广泛、专为高速设备级通信设计的协议。它采用主-从结构支持控制器如PLC与分布式I/O、传感器、执行器等现场设备之间的实时循环数据交换。随着能源化工等行业对控制系统可靠性要求的不断提高冗余现场总线技术成为关键环节。目前国内市场上应用广泛的冗余现场总线主要为西门子 Profibus DP。尽管其有强大的技术背景和各大 DCS 厂商支持但其内在的“大包排队问答”通信机制带来了以下缺陷-实时性差基于轮询机制通信周期通常在 100ms~1s 之间难以满足 50ms 以下控制周期需求[1]-节点数量受限电厂设计要求节点数不超过 15 个实际控制在 10 个以内[2][3]-可靠性问题丢包概率高丢包检测与重发机制复杂-中继限制不同速率网络难以连接中继器数量受限-冗余能力不足PA 仪表不支持冗余网络-安装调试复杂需专门培训配线、接线要求高[1][8]-成本高昂总线部件与节点价格昂贵冗余 DP 方案投资比同规模 DCS 高出 20%~30%[1][3]。因此研发并推广国产平价、实时、易用、冗余的现场总线势在必行。若读者仔细研读以下文献将认同“Profibus DP 既贵又难”的结论并理解魏毅组长提出的预测“若无革命性变革现有现场总线技术FF H1/PROFIBUS DP/PA将在未来十年内逐步退出市场。”[8]参考文件[1]现场总线技术在火电厂中的应用_钱烨_中国电力工程顾问集团投资有限公司_发电厂的自动化设计https://zhuanlan.zhihu.com/p/2000649032922579302[2]华能九台电厂Profibus_DP现场总线应用情况汇报_颜渝坪_西安热工院https://www.doc88.com/p-8058703761890.html[3]浅析Profibus_DP现场总线应用现状及其技术经济性_赵晋红_北京朗新明环保科技_电厂热工自动化高工https://wenku.baidu.com/view/3b6b2d7627284b73f2425048.html[8]流程工业现场仪表信号采集与传输魏毅全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会边缘智能仪表标准化工作组TC124/SWG1联合组长https://zhuanlan.zhihu.com/p/1053630292.能源化工等高可靠行业对冗余现场总线设计要求及限制在能源化工行业中针对涉及控制输出DO/AO或重要信号测点采集的现场总线控制系统国家标准明确规定了冗余配置的现场总线及供电设计要求以及严格的测试验收流程本文以火力发电行业的标准为例进行说明2.1火力发电厂分散控制系统技术条件 GB/T 36293-2018......*4.3 冗余配置要求DCS的现场总线通信主站应冗余配置。同时对电源、控制器、通信网络等也提出了冗余要求。*4.5 冗余切换与故障隔离冗余配置的模件在主控侧故障时备用侧应能无扰切换单一通道或节点故障不应引发系统级故障。*4.7 现场总线故障隔离现场总线单一从站故障不应影响所在网段的通信一个网段故障不影响相邻网段主站通信故障不应造成对机组安全有危害的动作。2.2火力发电厂分散控制系统验收导则 GB/T 30372-2013......*5.8.4控制器冗余现场总线主站通常作为控制器的一部分此项测试能验证总线主控设备的冗余切换性能。*5.8.5网络冗余这是验证现场总线通信网络冗余的核心测试项涵盖了冗余总线电缆、通信模件等。*5.8.7模件冗余包括现场总线接口模件、I/O模件等冗余功能的测试。*5.8.9操作容错测试系统对错误操作的容忍度是系统安全性能的辅助验证。*5.8.10通信网络容错直接测试现场总线等通信网络的容错能力例如单点故障不应影响整体通信。*5.9.9输入信号冗余功能验证来自现场包括通过现场总线连接的设备的冗余信号处理是否正确。2.3火力发电厂分散控制系统验收导则GB/T 30372—2024(一)对采集信号扫描周期的要求......*5.10 系统时间响应测试验收*5.10.1 控制器处理周期应按GB 36293-2018 中5.5.1 的规定进行下列控制器处理周期测试a 处理模拟量控制的扫描周期应不大于250msb 对于要求快速处理的控制回路应不大于125msc 对于温度等慢过程控制对象扫描周期不大于500msd 处理开关量控制的扫描周期应不大于100mse 汽轮机紧急跳闸系统ETS应不大于50msf 执行汽轮机超速跳闸保护OPT部分的逻辑扫描周期应不大于20msg 按DL/T 656 中的规定采用硬件的OPC 控制器的动作回路的响应时间应不大于20ms采用软件系统的OPC 处理周期应不大于50ms。.......(二)对现场总线测试验收的要求:........*5.16 现场总线测试验收*5.16.1 现场总线硬件系统测试验收硬件系统测试应进行如下工作a) 检查现场总线通信主站应采用与DCS 一体化的模件b) 检查通过总线给就地总线设备供电的直流电源应独立配置c) 检查现场总线网段上通信组件光电转换器、中继器、转换器、链接器、耦合器、有源终端电阻等的供电电源采用冗余配置d) 现场总线通信主站与通信模块和通信线路采用冗余方式冗余模块及冗余线路能进行无扰切换f) 当现场总线网段上存在需总线供电的设备时在网段供电压降、电流不超过硬件系统限制的情况下该网段应能正常通信。g) 检查现场总线设备通信速率应满足工艺系统要求。*5.16.2 现场总线软件系统测试验收软件系统测试应进行如下工作a) 检查现场总线通信主站能够对现场总线通信从站的状态、I/0 数据、通信参数、诊断数据正确显示。b) 现场总线通信从站的I/O 及状态、诊断数据应与常规I/O 信号共用同一个系统数据库。......2.4其他标准火力发电厂现场总线设备安装技术导则 DL/T 1212—2025火力发电厂PROFIBUS现场总线控制系统技术规程 DL/T 1556-20162.5对冗余现场总线的要求小结在实际应用中以上标准共同构成了一个从设计、设备选型、安装到验收的全流程要求体系(一)冗余设计是强制性要求根据国标GB/T 36293-2018对于保证机组安全运行的关键部分现场总线通信主站必须采用冗余配置。这意味着在重要控制回路中总线主控制器、通信模块、电源乃至通信电缆双总线通常都需要冗余确保任何单点故障不会导致控制失效。(二)故障影响必须被隔离标准明确要求单个现场设备从站或单个总线网段的故障其影响范围必须被严格限制不能扩散。这要求在系统设计和网络划分时就要考虑故障隔离。(三)安装与验收有据可依DL/T 1212-2025和即将更新的GB/T 30372为现场总线的规范施工和严格验收提供了直接依据。在验收测试中会模拟切断冗余总线中的一路以验证系统能否无扰切换、通信不中断这直接引用了相关的测试要求。3.通信确定性可视化冗余现场总线CANWeb技术介绍CANWeb现场总线融合了CAN与以太网的优点将节点管理功能和实时数据通信功能分离Web页面监视、管理节点通信负载及通信质量(丢包率)Web页面调试节点IO、配置节点参数(不需要控制器或专用的调试工具)不同于主从问答通信CANWeb是触发小包通信检测到信号触发条件满足即发送实时性更好通信负载小不同测控周期的实时数据可共用一个总线CANWeb节点价格与RS485类似但速度、可靠性却天壤之别CANWeb为屏蔽双绞线并接或光纤串接通信布线、接口成本低全部光电隔离设计总线可选多主站、冗余通信可用于高可靠要求的控制系统。CANWeb冗余现场总线主要由冗余双光纤传输距离小于20公里及少量冗余屏蔽双绞线构成形成一个高可靠、分散的现场总线控制系统FCS铠装光纤无需桥架或穿管可与动力电缆混合敷设可以较大程度上节约昂贵铜电缆、电缆桥架等安装材料。下图为 冗余现场总线网络图详细见03通信确定性可视化冗余现场总线CANWeb介绍.pdf通过CANWeb节点网关下面简称为CWNG的RS485/232/TTL通信接口可快速将市面上的现场设备及仪表升级为冗余现场总线智能设备下图为“冗余现场总线节点网关拓扑图”4.Profibus DP与与CANWeb的详细对比4.1.网络结构下图为一电厂Profibus DP控制系统网络结构图下图为一电厂Profibus DP控制柜实物图Profibus DP现场总线网络的最大缺点是用中继器含光纤中继器隔开的不同网络的速度必须一致根据木桶效应就严重限制了Profibus DP引以为傲的12MBPS高速度一般与现场设备通信的速度只能为500KBPS另外Profibus DP为主站\多IO模块排队轮询大包问答协议通信总周期和从站模块数量成正比IO模块设备多时实时性不能保证如外带50个现场设备一圈排队轮询下来整个通信至少100mS了有中继器使用的数量限制CANWeb现场总线网络用中继器含光纤中继器隔开的不同网络的速度可以不一样并且主枝上与分枝节点无关数据不会流向分枝没有中继器使用的数量限制不丢包通过Web页面可浏览每个网段负载及通信质量CANWeb现场总线网络拓扑结构更灵活下图为一个CANWeb通信网络电子间CAN速度为1MBPS现场设备侧的CAN速度为250KBPS、125KBPS4.2. Profibus DP通信主站卡模块国产的价格都在2500元以上进口的5000元以上冗余DP主站卡价格再翻倍。*国电智深 Profibus通讯模块PB卡(如上图)*新华 XDC800 控制系统 的CC-DP通讯卡*和利时 LK249 /LK246DP主站通信模块*爱默生西屋DCS通讯DP接口卡5X00300G02 5X00321G01*科远KM632ADP通讯卡*HONEYWELL DCS通讯DP接口卡 05701-A-0302*GE IC697CPX928-FE*浙大中控COM722-S01、FW239-DP DP主站接口卡功能类似 CANWeb网关模块价格仅XXX元左右,实物见下图CANWeb现场总线支持多主站网关很容易与DCS冗余控制器通信4.3. Profibus-DP光电中继器转换器需在电子间和现场通信箱成对配置有串接数量的限制不同速度不可中继品牌及价格如下 国际一线品牌高端 如 赫斯曼Hirschmann、西门子Siemens、菲尼克斯Phoenix Contact 等。价格最高一般在 3,000元 - 8,000元 甚至更高。优势在于可靠性、稳定性、抗干扰能力极强适用于关键工业场合。国际/台湾知名品牌中高端 如 摩莎Moxa、卓越通信CTC Union台湾 等。价格适中性价比高一般在 2,000元 - 5,000元。在工业市场有很好的口碑。国产知名品牌经济型 国内一些专注于工业通信的品牌。价格最具竞争力一般在 1,000元 - 3,000元。对于预算有限或非极端环境下的应用是不错的选择。CANWeb光纤中继器1个价格仅需XXX元不同速度可中继可无限串接不丢包双电源供电实物见下图4.4. Profibus DP中继器网上报价 要 2200元并有中继串接数量限制不同速度不可中继CANWeb中继器1个价格仅需XXX元不同速度可中继可无限串接不丢包双电源供电实物见下图4.5. Y LINK将冗余的PROFIBUS DP网段转换成单路PROFIBUS DP网段的装置网上价格 2300元主要功能为双DP转单DPY_LINK没有冗余功能一个Y_LINK故障通信即全部中断单DP总线不满足冗余现场总线国家标准要求。冗余CANWeb现场总线为全冗余设计无对应产品。4.6. DP/PA LINK见上图与PA仪表的接线PROFIBUS 单DP/单PA转换器PA为非冗余总线网上价格 2500元冗余DP总线与PA仪表连接必须先用“Y_LINK”转出单DP再由“DP/PA LINK”转为 PA低速通信总线再连接 PA仪表DP/PA耦合器没有冗余功能一个DP/PA耦合器故障通信即全部中断一根PA总线接多个PA仪表,不满足冗余现场总线国家标准要求。4.7. 冗余DP现场总线与单DP现场设备的直接连接必须通过一个 Y-LINK将双DP转换为单DP再与单DP现场设备连接一根单DP现场总线接多个单DP现场设备不满足冗余现场总线国家标准要求。4.8. 冗余DP现场总线与双DP通信的现场设备连接4.8.冗余DP现场总线与双DP通信的现场设备连接一对冗余DP现场总线可接多个冗余DP现场设备满足冗余现场总线国家标准要求。下图为配置冗余Profibus DP现场总线的电动阀门现场安装图阀门需连接4根又粗又硬的DP总线DP总线来回对绕不仅增加了总线的长度也增加了总线的干扰及接线的不可靠性下图为采用冗余CANWeb现场总线的“节点网关分支连接”方法通过“CANWeb节点网关”接线盒只需一根RS485通信软线电缆20米满足RS485速度为115.2KBPS通信线长度要求即可, 也不增加CANWeb通信总线的长度“CANWeb节点网关”接线盒防护等级应达到IP65含2路隔离CAN、1路隔离RS485、电源、地址DIP开关及芯片电路每个“冗余CANWeb节点网关”的RS485总线只连接一个现场设备或仪表满足冗余现场总线国家标准要求。4.9.Profibus DP通信需专用电缆并配线、接线复杂DP接线需专门培训、专用电缆专用接头专用接线工具接线配线培训要求高如下图所示CANWeb的电缆选择及配线、接线比较简单配线如下图:4.10.Profibus DP开发成本高进口原装 PROFIBUS VPC3C DP从站芯片要165元一片货期一般还不确定加上隔离电源、光隔收发芯片一路DP从站需200元成本冗余就需400元下图为科远开发双DP总线执行机构的硬件功能图执行机构的CPU通过与DP通信的CPU的高速通信来实现冗余DP功能的。“双CANWeb转单RS485节点网关”只需选用 双CAN的芯片如GD32F305RCT6芯片7元左右外围电路2路CAN只需30元左右就可以和仪表或执行机构的串口高速115200bps线长小于20米通信了。4.11.Profibus DP控制设备及仪表冗余DP从站设备的价格基本是没有DP通信功能设备价格的1.5~2倍CANWeb节点设备设备只需一个RS485串口即可因为取消设备的AI\AO\DI\DO硬接线,由于支持Web配置参数也可取消仪表的HART协议价格更便宜4.12.Profibus DP从站节点的调试及配置DP从站设备的调试需专门配一套含西门子DP主站接口的PLC并要安装一套复杂的西门子开发软件CANWeb节点设备的调试及参数配置通过与网关连接的笔记本电脑的Web浏览器就可以完成不需要另配软件及昂贵的调试设备。5.比较结论与Profibus DP比较CANWeb网络拓扑结构简单布线施工方便设备也仅有网关、中继及节点网关3种模块CANWeb总线网络设备的价格为Profibus DP总线网络设备价格的10~20%CANWeb节点设备(仪表)价格一般为DP从站设备价格的50%~75%DPPA总线系统不是完全冗余的现场总线CANWeb是全面支持冗余通信的现场总线接线配线更简单不同于DP大包轮询问答通信CANWeb是触发小包通信检测到节点信号变化满足发送条件即发送实时性更好通信负载小通信失败率低CANWeb节点设备的调试及参数配置通过与网关连接的笔记本电脑的Web浏览器就可以完成不需要另配软件及昂贵的调试设备此外Profibus DP 通信原理类似 RS485无法监控通信质量。CANWeb冗余现场总线智能仪表及控制设备设计详细见01冗余现场总线智能仪表及控制设备设计白皮书.docCANWeb节点网关IO模块开发板套件_CWNGIOKFBCWNGIO开发板主要用于现场安装的控制设备或现场仪表的开发如流量计、变频器、温度/压力变送器、电动调节阀、电磁阀、电量表等。用户只需预留一个RS485接口或选用带RS485接口的芯片如GD32F303CCT6约5元参考CWNGIO开发板源程序即可快速将设备升级为冗余现场总线智能仪表。我们免费提供技术支持。编程简单无开发技术门槛。用户可在现有PCB文件及Keil源程序基础上调用几个函数即可开发自己的CANWeb总线产品。CANWeb协议为每个节点预留最多48个WORD实时数据参数DO/AO/DI/AI和200个WORD配置及管理参数所有参数均可通过CW网关的以太网Web页面进行配置、监控和调试。CWNGIOKFB开发套件含期待您来借用测试CANWeb网关节点网关CWNGCWNGIO开发板CWNG开发板硬件含5VDC供电输入1路RS485接口、6DI(Dip)、6DO(Led)、1AI(旋钮)、1AO(Led电压输出)、1个温度测量探头、GDF303RC芯片及1个SWD编程接口软件功能源程序6DI\6DO\1AI\1AO测试程序DI\AI滤波处理AO\DO掉电保持掉电累计参数保持通信中断处理温度测量程序等。开发套件详细见02冗余现场总线节点网关IO开发套件说明.pdf
Profibus DP冗余现场总线在能源化工等高可靠行业应用现状及与自主产品对比
发布时间：2026/5/26 16:53:11
1.Profibus DP现场总线在电力能源化工等高可靠行业使用情况西门子Profibus现场总线家族中应用最广泛、专为高速设备级通信设计的协议。它采用主-从结构支持控制器如PLC与分布式I/O、传感器、执行器等现场设备之间的实时循环数据交换。随着能源化工等行业对控制系统可靠性要求的不断提高冗余现场总线技术成为关键环节。目前国内市场上应用广泛的冗余现场总线主要为西门子 Profibus DP。尽管其有强大的技术背景和各大 DCS 厂商支持但其内在的“大包排队问答”通信机制带来了以下缺陷-实时性差基于轮询机制通信周期通常在 100ms~1s 之间难以满足 50ms 以下控制周期需求[1]-节点数量受限电厂设计要求节点数不超过 15 个实际控制在 10 个以内[2][3]-可靠性问题丢包概率高丢包检测与重发机制复杂-中继限制不同速率网络难以连接中继器数量受限-冗余能力不足PA 仪表不支持冗余网络-安装调试复杂需专门培训配线、接线要求高[1][8]-成本高昂总线部件与节点价格昂贵冗余 DP 方案投资比同规模 DCS 高出 20%~30%[1][3]。因此研发并推广国产平价、实时、易用、冗余的现场总线势在必行。若读者仔细研读以下文献将认同“Profibus DP 既贵又难”的结论并理解魏毅组长提出的预测“若无革命性变革现有现场总线技术FF H1/PROFIBUS DP/PA将在未来十年内逐步退出市场。”[8]参考文件[1]现场总线技术在火电厂中的应用_钱烨_中国电力工程顾问集团投资有限公司_发电厂的自动化设计https://zhuanlan.zhihu.com/p/2000649032922579302[2]华能九台电厂Profibus_DP现场总线应用情况汇报_颜渝坪_西安热工院https://www.doc88.com/p-8058703761890.html[3]浅析Profibus_DP现场总线应用现状及其技术经济性_赵晋红_北京朗新明环保科技_电厂热工自动化高工https://wenku.baidu.com/view/3b6b2d7627284b73f2425048.html[8]流程工业现场仪表信号采集与传输魏毅全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会边缘智能仪表标准化工作组TC124/SWG1联合组长https://zhuanlan.zhihu.com/p/1053630292.能源化工等高可靠行业对冗余现场总线设计要求及限制在能源化工行业中针对涉及控制输出DO/AO或重要信号测点采集的现场总线控制系统国家标准明确规定了冗余配置的现场总线及供电设计要求以及严格的测试验收流程本文以火力发电行业的标准为例进行说明2.1火力发电厂分散控制系统技术条件 GB/T 36293-2018......*4.3 冗余配置要求DCS的现场总线通信主站应冗余配置。同时对电源、控制器、通信网络等也提出了冗余要求。*4.5 冗余切换与故障隔离冗余配置的模件在主控侧故障时备用侧应能无扰切换单一通道或节点故障不应引发系统级故障。*4.7 现场总线故障隔离现场总线单一从站故障不应影响所在网段的通信一个网段故障不影响相邻网段主站通信故障不应造成对机组安全有危害的动作。2.2火力发电厂分散控制系统验收导则 GB/T 30372-2013......*5.8.4控制器冗余现场总线主站通常作为控制器的一部分此项测试能验证总线主控设备的冗余切换性能。*5.8.5网络冗余这是验证现场总线通信网络冗余的核心测试项涵盖了冗余总线电缆、通信模件等。*5.8.7模件冗余包括现场总线接口模件、I/O模件等冗余功能的测试。*5.8.9操作容错测试系统对错误操作的容忍度是系统安全性能的辅助验证。*5.8.10通信网络容错直接测试现场总线等通信网络的容错能力例如单点故障不应影响整体通信。*5.9.9输入信号冗余功能验证来自现场包括通过现场总线连接的设备的冗余信号处理是否正确。2.3火力发电厂分散控制系统验收导则GB/T 30372—2024(一)对采集信号扫描周期的要求......*5.10 系统时间响应测试验收*5.10.1 控制器处理周期应按GB 36293-2018 中5.5.1 的规定进行下列控制器处理周期测试a 处理模拟量控制的扫描周期应不大于250msb 对于要求快速处理的控制回路应不大于125msc 对于温度等慢过程控制对象扫描周期不大于500msd 处理开关量控制的扫描周期应不大于100mse 汽轮机紧急跳闸系统ETS应不大于50msf 执行汽轮机超速跳闸保护OPT部分的逻辑扫描周期应不大于20msg 按DL/T 656 中的规定采用硬件的OPC 控制器的动作回路的响应时间应不大于20ms采用软件系统的OPC 处理周期应不大于50ms。.......(二)对现场总线测试验收的要求:........*5.16 现场总线测试验收*5.16.1 现场总线硬件系统测试验收硬件系统测试应进行如下工作a) 检查现场总线通信主站应采用与DCS 一体化的模件b) 检查通过总线给就地总线设备供电的直流电源应独立配置c) 检查现场总线网段上通信组件光电转换器、中继器、转换器、链接器、耦合器、有源终端电阻等的供电电源采用冗余配置d) 现场总线通信主站与通信模块和通信线路采用冗余方式冗余模块及冗余线路能进行无扰切换f) 当现场总线网段上存在需总线供电的设备时在网段供电压降、电流不超过硬件系统限制的情况下该网段应能正常通信。g) 检查现场总线设备通信速率应满足工艺系统要求。*5.16.2 现场总线软件系统测试验收软件系统测试应进行如下工作a) 检查现场总线通信主站能够对现场总线通信从站的状态、I/0 数据、通信参数、诊断数据正确显示。b) 现场总线通信从站的I/O 及状态、诊断数据应与常规I/O 信号共用同一个系统数据库。......2.4其他标准火力发电厂现场总线设备安装技术导则 DL/T 1212—2025火力发电厂PROFIBUS现场总线控制系统技术规程 DL/T 1556-20162.5对冗余现场总线的要求小结在实际应用中以上标准共同构成了一个从设计、设备选型、安装到验收的全流程要求体系(一)冗余设计是强制性要求根据国标GB/T 36293-2018对于保证机组安全运行的关键部分现场总线通信主站必须采用冗余配置。这意味着在重要控制回路中总线主控制器、通信模块、电源乃至通信电缆双总线通常都需要冗余确保任何单点故障不会导致控制失效。(二)故障影响必须被隔离标准明确要求单个现场设备从站或单个总线网段的故障其影响范围必须被严格限制不能扩散。这要求在系统设计和网络划分时就要考虑故障隔离。(三)安装与验收有据可依DL/T 1212-2025和即将更新的GB/T 30372为现场总线的规范施工和严格验收提供了直接依据。在验收测试中会模拟切断冗余总线中的一路以验证系统能否无扰切换、通信不中断这直接引用了相关的测试要求。3.通信确定性可视化冗余现场总线CANWeb技术介绍CANWeb现场总线融合了CAN与以太网的优点将节点管理功能和实时数据通信功能分离Web页面监视、管理节点通信负载及通信质量(丢包率)Web页面调试节点IO、配置节点参数(不需要控制器或专用的调试工具)不同于主从问答通信CANWeb是触发小包通信检测到信号触发条件满足即发送实时性更好通信负载小不同测控周期的实时数据可共用一个总线CANWeb节点价格与RS485类似但速度、可靠性却天壤之别CANWeb为屏蔽双绞线并接或光纤串接通信布线、接口成本低全部光电隔离设计总线可选多主站、冗余通信可用于高可靠要求的控制系统。CANWeb冗余现场总线主要由冗余双光纤传输距离小于20公里及少量冗余屏蔽双绞线构成形成一个高可靠、分散的现场总线控制系统FCS铠装光纤无需桥架或穿管可与动力电缆混合敷设可以较大程度上节约昂贵铜电缆、电缆桥架等安装材料。下图为 冗余现场总线网络图详细见03通信确定性可视化冗余现场总线CANWeb介绍.pdf通过CANWeb节点网关下面简称为CWNG的RS485/232/TTL通信接口可快速将市面上的现场设备及仪表升级为冗余现场总线智能设备下图为“冗余现场总线节点网关拓扑图”4.Profibus DP与与CANWeb的详细对比4.1.网络结构下图为一电厂Profibus DP控制系统网络结构图下图为一电厂Profibus DP控制柜实物图Profibus DP现场总线网络的最大缺点是用中继器含光纤中继器隔开的不同网络的速度必须一致根据木桶效应就严重限制了Profibus DP引以为傲的12MBPS高速度一般与现场设备通信的速度只能为500KBPS另外Profibus DP为主站\多IO模块排队轮询大包问答协议通信总周期和从站模块数量成正比IO模块设备多时实时性不能保证如外带50个现场设备一圈排队轮询下来整个通信至少100mS了有中继器使用的数量限制CANWeb现场总线网络用中继器含光纤中继器隔开的不同网络的速度可以不一样并且主枝上与分枝节点无关数据不会流向分枝没有中继器使用的数量限制不丢包通过Web页面可浏览每个网段负载及通信质量CANWeb现场总线网络拓扑结构更灵活下图为一个CANWeb通信网络电子间CAN速度为1MBPS现场设备侧的CAN速度为250KBPS、125KBPS4.2. Profibus DP通信主站卡模块国产的价格都在2500元以上进口的5000元以上冗余DP主站卡价格再翻倍。*国电智深 Profibus通讯模块PB卡(如上图)*新华 XDC800 控制系统 的CC-DP通讯卡*和利时 LK249 /LK246DP主站通信模块*爱默生西屋DCS通讯DP接口卡5X00300G02 5X00321G01*科远KM632ADP通讯卡*HONEYWELL DCS通讯DP接口卡 05701-A-0302*GE IC697CPX928-FE*浙大中控COM722-S01、FW239-DP DP主站接口卡功能类似 CANWeb网关模块价格仅XXX元左右,实物见下图CANWeb现场总线支持多主站网关很容易与DCS冗余控制器通信4.3. Profibus-DP光电中继器转换器需在电子间和现场通信箱成对配置有串接数量的限制不同速度不可中继品牌及价格如下 国际一线品牌高端 如 赫斯曼Hirschmann、西门子Siemens、菲尼克斯Phoenix Contact 等。价格最高一般在 3,000元 - 8,000元 甚至更高。优势在于可靠性、稳定性、抗干扰能力极强适用于关键工业场合。国际/台湾知名品牌中高端 如 摩莎Moxa、卓越通信CTC Union台湾 等。价格适中性价比高一般在 2,000元 - 5,000元。在工业市场有很好的口碑。国产知名品牌经济型 国内一些专注于工业通信的品牌。价格最具竞争力一般在 1,000元 - 3,000元。对于预算有限或非极端环境下的应用是不错的选择。CANWeb光纤中继器1个价格仅需XXX元不同速度可中继可无限串接不丢包双电源供电实物见下图4.4. Profibus DP中继器网上报价 要 2200元并有中继串接数量限制不同速度不可中继CANWeb中继器1个价格仅需XXX元不同速度可中继可无限串接不丢包双电源供电实物见下图4.5. Y LINK将冗余的PROFIBUS DP网段转换成单路PROFIBUS DP网段的装置网上价格 2300元主要功能为双DP转单DPY_LINK没有冗余功能一个Y_LINK故障通信即全部中断单DP总线不满足冗余现场总线国家标准要求。冗余CANWeb现场总线为全冗余设计无对应产品。4.6. DP/PA LINK见上图与PA仪表的接线PROFIBUS 单DP/单PA转换器PA为非冗余总线网上价格 2500元冗余DP总线与PA仪表连接必须先用“Y_LINK”转出单DP再由“DP/PA LINK”转为 PA低速通信总线再连接 PA仪表DP/PA耦合器没有冗余功能一个DP/PA耦合器故障通信即全部中断一根PA总线接多个PA仪表,不满足冗余现场总线国家标准要求。4.7. 冗余DP现场总线与单DP现场设备的直接连接必须通过一个 Y-LINK将双DP转换为单DP再与单DP现场设备连接一根单DP现场总线接多个单DP现场设备不满足冗余现场总线国家标准要求。4.8. 冗余DP现场总线与双DP通信的现场设备连接4.8.冗余DP现场总线与双DP通信的现场设备连接一对冗余DP现场总线可接多个冗余DP现场设备满足冗余现场总线国家标准要求。下图为配置冗余Profibus DP现场总线的电动阀门现场安装图阀门需连接4根又粗又硬的DP总线DP总线来回对绕不仅增加了总线的长度也增加了总线的干扰及接线的不可靠性下图为采用冗余CANWeb现场总线的“节点网关分支连接”方法通过“CANWeb节点网关”接线盒只需一根RS485通信软线电缆20米满足RS485速度为115.2KBPS通信线长度要求即可, 也不增加CANWeb通信总线的长度“CANWeb节点网关”接线盒防护等级应达到IP65含2路隔离CAN、1路隔离RS485、电源、地址DIP开关及芯片电路每个“冗余CANWeb节点网关”的RS485总线只连接一个现场设备或仪表满足冗余现场总线国家标准要求。4.9.Profibus DP通信需专用电缆并配线、接线复杂DP接线需专门培训、专用电缆专用接头专用接线工具接线配线培训要求高如下图所示CANWeb的电缆选择及配线、接线比较简单配线如下图:4.10.Profibus DP开发成本高进口原装 PROFIBUS VPC3C DP从站芯片要165元一片货期一般还不确定加上隔离电源、光隔收发芯片一路DP从站需200元成本冗余就需400元下图为科远开发双DP总线执行机构的硬件功能图执行机构的CPU通过与DP通信的CPU的高速通信来实现冗余DP功能的。“双CANWeb转单RS485节点网关”只需选用 双CAN的芯片如GD32F305RCT6芯片7元左右外围电路2路CAN只需30元左右就可以和仪表或执行机构的串口高速115200bps线长小于20米通信了。4.11.Profibus DP控制设备及仪表冗余DP从站设备的价格基本是没有DP通信功能设备价格的1.5~2倍CANWeb节点设备设备只需一个RS485串口即可因为取消设备的AI\AO\DI\DO硬接线,由于支持Web配置参数也可取消仪表的HART协议价格更便宜4.12.Profibus DP从站节点的调试及配置DP从站设备的调试需专门配一套含西门子DP主站接口的PLC并要安装一套复杂的西门子开发软件CANWeb节点设备的调试及参数配置通过与网关连接的笔记本电脑的Web浏览器就可以完成不需要另配软件及昂贵的调试设备。5.比较结论与Profibus DP比较CANWeb网络拓扑结构简单布线施工方便设备也仅有网关、中继及节点网关3种模块CANWeb总线网络设备的价格为Profibus DP总线网络设备价格的10~20%CANWeb节点设备(仪表)价格一般为DP从站设备价格的50%~75%DPPA总线系统不是完全冗余的现场总线CANWeb是全面支持冗余通信的现场总线接线配线更简单不同于DP大包轮询问答通信CANWeb是触发小包通信检测到节点信号变化满足发送条件即发送实时性更好通信负载小通信失败率低CANWeb节点设备的调试及参数配置通过与网关连接的笔记本电脑的Web浏览器就可以完成不需要另配软件及昂贵的调试设备此外Profibus DP 通信原理类似 RS485无法监控通信质量。CANWeb冗余现场总线智能仪表及控制设备设计详细见01冗余现场总线智能仪表及控制设备设计白皮书.docCANWeb节点网关IO模块开发板套件_CWNGIOKFBCWNGIO开发板主要用于现场安装的控制设备或现场仪表的开发如流量计、变频器、温度/压力变送器、电动调节阀、电磁阀、电量表等。用户只需预留一个RS485接口或选用带RS485接口的芯片如GD32F303CCT6约5元参考CWNGIO开发板源程序即可快速将设备升级为冗余现场总线智能仪表。我们免费提供技术支持。编程简单无开发技术门槛。用户可在现有PCB文件及Keil源程序基础上调用几个函数即可开发自己的CANWeb总线产品。CANWeb协议为每个节点预留最多48个WORD实时数据参数DO/AO/DI/AI和200个WORD配置及管理参数所有参数均可通过CW网关的以太网Web页面进行配置、监控和调试。CWNGIOKFB开发套件含期待您来借用测试CANWeb网关节点网关CWNGCWNGIO开发板CWNG开发板硬件含5VDC供电输入1路RS485接口、6DI(Dip)、6DO(Led)、1AI(旋钮)、1AO(Led电压输出)、1个温度测量探头、GDF303RC芯片及1个SWD编程接口软件功能源程序6DI\6DO\1AI\1AO测试程序DI\AI滤波处理AO\DO掉电保持掉电累计参数保持通信中断处理温度测量程序等。开发套件详细见02冗余现场总线节点网关IO开发套件说明.pdf
