海上风电的最高电网安全性
GE Vernova 在索非亚项目中采用 iba 系统
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数据早已成为 21 世纪最重要的资源。现代分散式工业设备使用工业总线系统将大量执行器和传感器数据传输到控制系统。借助合适的工具,如 iba AG 的 ibaBM-PN 总线监控器,可以确定性地记录和分析通信过程中的数据。这对复杂自动化过程的经济性和无故障运行具有重要意义。

如果将 PLC 视为现代工业设备的大脑,那么总线系统就是中枢神经系统。
在控制器中处理必要的控制、调节或计算任务的同时,数据通过现场总线和传动总线在控制器和外围设备之间循环传输。特别是在复杂性和数据量不断增加的时代,工业网络系统变得越来越重要:用户只有了解并掌握系统的技术相互关系,才能长期优化效率、可用性和产品质量。
iba 系统为采集、记录、分析和处理测量数据提供了经过完美调整的硬件和软件组件,可以采集和记录来自各种信号源和系统的所有相关设备和过程数据。如果要确定无疑地记录数据,重点就在于总线网络上控制器和设备之间的通信:通过直接查看此处发送的数据,用户可以对系统的过程和顺序一目了然--几乎没有任何其他地方可以更直接地收集数据。因此,将总线监控器(如用于 PROFINET 网络的 ibaBM-PN 或用于 PROFIBUS 网络的 ibaBM-DP)集成到拓扑结构中可以改变游戏规则,从而成为公司数字化战略的里程碑。它很容易集成到网络中,并提供从网络中同步收集的数据。
这里的一个主要挑战是总线技术的多样性,因为在工业环境中已经形成了不同的标准 - PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT®、PROFIBUS 或 CAN/CANopen 只是其中的一些技术。这正是 iba系统所能提供的解决方案:凭借其与不同自动化系统和总线技术的出色连接性 ,iba系统可以连接到所有常见的现场总线系统。这样,iba 数据采集系统就可以通过 iba 总线监控器集成到大多数现有网络中。总线监控器所监控的数据和信号可通过数据采集软件(ibaPDA)进行记录和可视化,然后提供给用户。
总线监控器可采用不同的操作方式:在嗅探模式(=监听模式)下,总线上传输的数值作为信号被读取和记录。在这种情况下,无需更改项目配置。在主动模式下,作为所谓的主动总线参与者,总线监控器可以主动接收 PLC 发送给它的数值。总线监控器由控制器专门寻址,并提供任何数据。总线监控器的运行模式始终取决于各自的应用。
在嗅探器模式下,总线监控器监听总线线路,因此可以不受干扰地记录总线上传输的所有数据。监听总线线路丝毫不会影响现场总线上的实际数据传输。以这种方式记录的数据不会失真,并保持原有的速度和顺序。这样就能对控制器和总线设备之间的通信进行探索性分析。iba 总线监控器只需连接到网络中,无需改变控制器的现有配置。例如,在 PROFINET 系统中,控制器和相应设备之间集成了相应的 ibaBM-PN 总线监控器。连接通过设备的 TAP 接口(测试接入点)进行,因此添加总线监控器不会产生额外的故障点,因为即使 ibaBM-PN 出现故障,控制器和 PN 设备之间的通信也不会中断。
作为主动参与者,总线监控器直接由 PLC 寻址,并能接收主动发送给它的所有值。这意味着控制系统的所有内部数据都可以被记录下来,而无需将其连接到额外的模拟或数字 IO 终端。在这种情况下,总线监控器与现场总线系统同步连接,以接收确定的数据。发送到总线监控器的数据必须在 PLC 中进行配置。对于总线监控器 ibaBM-DP (PROFIBUS)、ibaBM-eCAT (EtherCAT®) 和 ibaBM-PN (PROFINET),可使用请求方式进行便捷测量:在 ibaPDA 中通过符号名称选择所需的测量值,然后循环传输。这需要在控制系统中一次性集成所提供的功能块。这样做的一大好处是,即使没有编程经验的系统操作员也能轻松记录所需的数据。例如,ibaBM-PN 总线监控器有两个独立的内部 PROFINET 设备,可由 PROFINET 控制器提供特定数据并进行单独配置。因此,一个总线监控器最多可与 8 个 PN 控制器通信,从而可集成到线路或星形结构中,并连接到两个独立的 PROFINET 绞线上。这些设备还可用于通过 PROFINET 从 ibaPDA 向控制器发送数据。例如,可以监控某些信号值,并在超出极限值时发出警告信息或其他事件信号。
除了两种运行模式外,iba 总线监控器还可收集现场总线和相应设备的状态信息,并将其显示在ibaPDA 中。例如,在 PROFIBUS 网络中,不同通信参与者的工作状态会以彩色显示,总线系统的周期时间、波特率或设备数量也会显示出来。这样,总线错误就能被快速检测出来,从而对现场总线系统的可用性和维护成本产生积极影响。
在ibaPDA 的 I/O 管理器中可以方便地配置要记录的信号:通过自动检测功能,ibaPDA 可检测到所连接的设备,并在 I/O 管理器中显示出来。所需的设置可直接在用户界面上快速简便地完成,并保存在设备中。iba 系统的另一个优势是,总线监控器的数据记录可与其他测量信号(例如来自接口的信号)同步显示在ibaPDA 中。这样,尽管标准或数据源不同,也能创建一个同步且清晰的数据库。
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申请 ibaPDA-Demo 许可证总线监控器(如 iba AG 的 ibaBM-PN 总线监控器)是工业设备数字化战略的重要组成部分。无论是作为嗅探器还是有源总线设备,它们都可用于确定性地记录总线网络上的数据,并通过将其集成到ibaPDA数据采集软件中,提供复杂关联的清晰概览。对于工厂操作员来说,这是向更好地了解自动化和生产流程迈出的重要一步,从而实现更可持续或更经济的运行。
确定性现场总线数据采集需要直接访问控制器与现场设备之间的通信层。ibaBM-PN 或 ibaBM-DP 等总线监视器可通过嗅探模式被动捕获 PROFINET 或 PROFIBUS 数据,或在控制周期内主动捕获。这些数据会在 ibaPDA 中与额外的过程信号进行同步整合,并存储以供分析。这为根本原因分析、性能优化和长期趋势分析建立了统一的数据基础。
嗅探模式可在不修改PLC或网络配置的情况下,完全无干扰地捕获所有现场总线通信数据。借助ibaBM-PN等总线监视器,电报将按其原始时序和顺序进行记录,从而能够直观地观察真实的通信行为。这些数据将在ibaPDA中进行处理,并与过程及机器信号进行关联分析。这使得能够精确识别通信错误、时序问题以及总线负载状况。
通过直接捕获或主动整合总线数据,可实现PLC与现场设备通信的透明化。ibaBM-PN或ibaBM-eCAT等总线监视器会记录控制器与设备之间所有周期性和非周期性数据交换。在ibaPDA中,这些数据集与模拟和数字过程信号进行了时间同步。这从而完整呈现了自动化通信情况,包括时序和状态信息。
集成是通过专用总线监控硬件实现的,该硬件可采集来自PROFINET、PROFIBUS或EtherCAT的现场总线数据,并将其转换为标准化的测量信号。借助ibaBM-PN或ibaBM-DP等设备,这些信号可直接输入ibaPDA,并在其中与其他过程数据一同进行处理。时间同步功能支持在不同的自动化层之间进行统一分析。此外,总线状态和诊断信息也可直接进行可视化展示和评估。
连续总线诊断对于早期发现通信错误、周期时间偏差或设备故障至关重要。ibaBM-PN 等总线监控器可在运行过程中捕获包括周期时间、波特率和设备状态在内的状态数据。这些数据会在 ibaPDA 中可视化显示,并与过程信号进行关联分析,从而识别总线状态与工厂运行行为之间的关联。这有助于制定有针对性的维护计划,并减少计划外停机时间。