新一代单对线以太网NG-SPE技术及在流程工业数据通信中的应用

回顾了流程工业两线制通信技术的发展历程,包括4~20mA,HART,RS-485和新兴的APL/10BASE-T1L单对线以太网通信技术,以及各自的优缺点、面临的问题和后续的演进方向;重点介绍了新一代单对线以太网NG-SPE技术,以及该技术在带宽、距离、节点数和供电四个方面的均衡表现。通过与其他主流单对线技术对比后表明,新一代单对线以太网NG-SPE技术可实现在1km内,通信速率为100Mibit/s的数据传输,15节点接入,点到多点供电,并支持多种线缆和拓扑结构,可应用于流程工业、物联等领域,取代低速总线,利用已有线缆,实现高速远距离总线通信。

单对线以太网物理层模拟前端设计思考

单对线以太网是近年来新兴的以太网技术,随着汽车自动驾驶和工业物联网的高速发展,凭借上层应用扩展和底层布线上的绝对优势,正在大规模应用。单对线以太网物理层模拟前端技术是实现单对线以太网通信的关键基础技术。本文讲述了现有单对线以太网物理层模拟前端相关的标准,架构及相关模块设计技术,重点对发射器TX和接收器RX关键模块的现有实现技术及其优缺点进行了列举分析。发射器TX电流模结构易于实现高精度但功耗效率低,电压模结构精度略低但功耗效率更高;接收器RX的设计围绕模拟数字转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)展开,ADC决定着整个RX的性能、功耗、面积和复杂度,分段和重新装配(Segmentation And Reassembly,SAR)ADC是首选结构,应用上限不断提高。由此进一步明确了在高性能、低功耗、小面积的单对线以太网物理层模拟前端设计中的挑战。

一种基于单对线以太IP协议栈的智能仪表的设计与实现

针对流程工业发展的趋势及IP技术在智能制造领域的应用潜力,提出了流程工业现场仪器仪表IP化的需求。通过搭建MCU和单对线以太网硬件以及轻量化操作系统平台,实现基于物联IP的OPC UA及Modbus协议栈在资源受限平台的移植与运行,构建了IP化仪表的实现方案。通过实验验证,展示了IP化仪表与工业控制系统的联合运行效果。该IP化仪表实现方案可以在流程工业自动化控制领域广泛使用和推广。

一种网络化的新型工控系统架构研究

针对流程工业自动化控制手段的发展趋势及APL技术在流程工业的应用潜力,分析了当前系统存在的问题和瓶颈,提出了一种基于网络化架构的新型工控仪表系统。本文对仪表侧设备、网络侧设备、资产管理软件需要具备的特性进行分析,并通过仪表终端、交换机、仪表资产管理系统和通信协议栈的研制进行系统级验证,通过实验证明符合该新型架构的系统具备开放解耦、持续演进的特征。该实验系统的研制和运行成功,说明网络化的工业控制系统架构具备在流程行业广泛应用和推广的潜力。