5)通信线供电

通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量,这种方式提供于本质安全环境的低功耗现场仪表,与其配套的还有安全栅众所周知,化工、炼油等企业的生产现场有可燃性物质,所用现场设备必须严格遵循安全防爆标准,现场总线也不能例外。

6)开放式互连网络

现场总线为开放互连网络,既可与同层网络互连,也可与不同层网络互连,不同制造商的网络互连十分简单。用户不必在硬件或软件上花多大力气开放式互连网络还体现在网络数据库共享,通过网络对现场设备和功能块的统一组态,天衣无缝的把不同制造商的网络及设备融为一体,构成统一的FCS。

现场总线为什么要隔离

目前大多数产品对外通讯部分可总结为:MCU+收发器+外部总线,其中大多数常用的MCU都集成有CAN或UART链路层控制器。从MCU发出的电平信号一般为5V或3.3V,为达到与总线连接和远传的目的,往往需要在MCU与总线间加收发器,它起到电平转换的作用。

采用总线通信方式必然涉及到外部通信走线,CAN和458总线往往需要做数百米的布线。总线越长、经过的环境越复杂越容易出现通信问题。外部环境中复杂多变的电磁场会间接抬高总线的电势,静电、浪涌、短路等会直接作用到通信线上。以上情况的出现,轻则导致收发器损坏,重则造成主板故障。因此,与总线连接前加入隔离是十分必要的。

现场总线隔离的方法

隔离的方法及原理与I/O隔离相似,不同的是通信隔离需要考虑到隔离器件对通信信号的影响,不当的隔离往往导致通信中断或通信不畅。对收发器来说,隔离可以从两方面入手,通信隔离和供电隔离。

目前主流的通信隔离方案为光耦、容耦及磁耦,隔离特点上光耦采用光的形式进行信号传递,容耦通过电场的形式进行传输,磁偶采用磁场形式进行传输。供电隔离采用微功率DC-DC隔离电源,使输入与输出之间没有电气连接,避免供电端对收发器的影响。

具体来讲,隔离可以从两个渠道实现:采用分立元器件搭建或采用集成模块。采用分立模块搭建往往涉及到很多器件的选型及采购,实现起来较为麻烦且难保证该部分在产品上的一致性。基于此,集供电隔离、通信隔离一体的隔离收发器模块应运而生,紧凑的体积使他在应用便捷的同时占用更少的PCB面积。