接口和总线系统: 工业领域的通讯协议

   在系统和控制领域，接口用于设备之间信息的交换，包括物理信号（如电压）或设备参数等。传输可以使模拟或数字信号。这需要多种不同的通讯协议和接口来保证完成。

• 例如, 硬件接口 是电子系统之间的接口。其广泛地应用于计算机技术，例如 PCI bus, USB 或火线.
• 软件接口 用于不同进程或程序之间命令和数据的交换。这些接口用于程序之间的通讯，连接等。
• 网路接口 允许计算机或网络部件能够进入计算机网络，PC 的典型网络接口是以太网接口。
• 用户接口 是在人和设备之间的接口（人机接口）。这些设备包括，开关，控制部件，设备显示以及现代计算机的图形化接口 （GUI） . 在现代设备中，这些接口变得日益重要。

现代控制部件，例如  cockpits, 作为人机接口，其采用 HBM 放大器进行测试

    每种接口都有标准化的协议，包括使用功能的描述。标准化的接口可以支持接口的互换，并且相互兼容。

Fieldbus 用于自动化环境

    在设备或者系统中，至少包括一个控制器和不同的传感器。 传感器和控制部件可以并行或串行连接

设备和系统的日益复杂化使传感器和控制系统并行配线时非常困难。在安装，计划和维护时候需要更多做更多工作。并行场总线在自动化技术中是一项非常重要的因素。

     通过对比，采用 fieldbus 串行网络结构更节省费用，从场到控制过程只需要一个总线电缆。  fieldbus 网络可以作为所有部件的传输介质，无论使用何种自动化设备。这些设备分布在所有的场区域。其是一个非常强大的自动化通讯网络。

场总线的选择

  在选择 ieldbus 系统时，有多种关键因素。根据需求的不同，不同场总线占据不同的应用领域。

    在过程控制系统中，这意味着只有特殊的总线系统能够让不同的部件，不同的总线节点（热插拔）能够进行数据通讯。如果不同设备或系统都能做到不同的节点同步是非常重要的。在这种情况下，数据交换和传输速率变得非常重要。 其zui大的价值是能够快速有效的生产。

     如果 以太网 能够用于自动化技术替代 fieldbus 系统， 实时测量 就变得更加有意义。实时这个名字实际上是定义的问题，在毫秒级被认为设备使同步的, 对于过程控制来说，测量的响应时间以秒计就足够了。实时并不取决于实际的传输速率，而是取决于其他因素，例如数据吞吐量和使用的协议。

   以下图表显示接口在分布的情况 （ 2006 年新安装的节点数）:

     如果你对比 fieldbus 和 以太网 的数据传输效率 , 以太网略逊*。这是由于采用 CSMA/CD 理论，其需要大量很小的数据长度用于碰撞检测。但是这种缺陷可以通过高达 100 Mbit/s 的速率进行补偿。但是这种高速是适用于点对点的 连接，并且只能用于以太网和 Interbus 系统。 采用 Profibus 或 CAN 等可变速率传输能够让节点之间保持更大的距离，因此，更快的传输速率，更短的电缆长度，意味着设备之间的通讯距离只能有数米长。这对于系统设备来说是非常 不利的，因此需要考虑系统模块和部件之间的距离。

系统片段

    由于不同总线系统有多种不同的技术选项, 因此在系统中可能包含不同的系统片段，也就是说，可以在系统中安装不同类型的总线系统。用户不仅要分析系统的技术优劣，而且要考虑费用，因为系统运行需要进行培训，维护等。集成简单，可以和上级网络结构连接是非常重要的。连接可以通过网关（协议转换器）在不同的总线之间实现通讯。

     以太网在和上级结构连接方面扮演了决定性的角色。因为其广泛用于办公室，hubs, 路由器等都可以用于生产数据传输和处理。如果设备可以连接到互联网，在远距离诊断方面将具有更大的优势，包括费用方面。 但是有用的垂直整合需要数据和系统状态具有通用性，另外一个是需要通过互联网进行项目规划和总线系统的参数化。

通过标准化软件接口提高系统管理效率. IPM 过程数据接口.

传输安全性

    登录系统并不是zui重要的决定因素，用户更看重所用的总线系统的诊断功能. 因为自动化系统一般采用成熟的产品，根据 ZVEI 的调查结果，85% 的系统问题都来自于安装错误. 这些错误往往持续数月甚至几年，通过快速错误检测，不仅可以减少宕机时间，维护和人员费用，使系统的可用性大大提高.

   在选择合适的场总线系统时，传输的安全性是需要考虑的另外一个重要因素，特别是需要用于恶劣的工业环境的场合。必须确保一些错误（例如，EMC 干扰）能够被识别，快速检测是一个非常有用的功能。光纤电缆技术可以减少此类错误的发生. 不同的总线系统还提供不同的技术选项。

工业以太网和实时测量

    工业以太网是用于工业生产的以太网设备的总称，包括用于工业环境的集线器，路由器和媒体转换器。其它需求包括  DIN 导轨，直流电源 （DC 24V）等，其增加了工作温度范围，保护等级，振动保护等，有时候还需要特殊保护。

     因为工业环境的网路连接经常从设备到设备，因为，工业以太网经常采用环状. 这可以将故障限制成一个开关。即使线路出现故障，整个网路依然可以继续运行。采用快速生成树或其他协议能够提高响应时间，断开环状网. 潜在无信号连接可以进行快速误差检测。

无线通讯: HBM 过程控制器 MP8 通过 WLAN 传输生产数据信号.

结论

    工业应用环境下通讯尽管非常重要，但是至今为止依然没有达成一项统一的标准，将不同的系统和设备连接在一起。尽管费用更高，由于更高的带宽需求，所以工业以太网正在逐步替代场总线系统.

HBM, 在产品开发过程中，一贯遵从市场流行的标准. 从产品的硬件接口到开放性软件的系统到，例如 FDT, 其非常适合场总线系统的过程监控。HBM 致力于 Firewire, Profinet 和 EtherCat 技术的应用，尽管其费用较高，但是其在过程速率，数据量和远程诊断方面更具优势。