現場(chǎng)總線(xiàn)模塊與DCS軟件的集成

1 引言

我廠(chǎng)新建的硫磺回收裝置是一個(gè)規模較小的裝置，出于建設成本方面的考慮，我們設計將mtl公司的基于過(guò)程i/o的現場(chǎng)總線(xiàn)模塊與foxboro公司的dcs控制系統結合，達到了較高的費效比。

現將系統的設計思路簡(jiǎn)述如下:

mtl公司的i/o模塊是符合profibus標準的過(guò)程i/o模塊，它的特點(diǎn)是在現場(chǎng)安裝，從而節省電纜、降低成本，而且防爆、耐腐蝕。

foxboro公司的i/a｀s是功能強大的dcs系統，其micro-i/a工作站提供了與其它廠(chǎng)商協(xié)議的通訊接口。

將兩家的產(chǎn)品集成，實(shí)現優(yōu)勢互補，組成一個(gè)造價(jià)低、功能強的集中分散控制系統是我們的目標。

2 profibus總線(xiàn)技術(shù)

2.1 profibus的主要特點(diǎn)

（1） profibus是一種國際化、開(kāi)放式、不依賴(lài)于設備生產(chǎn)商的現場(chǎng)總線(xiàn)標準。廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化。

（2） profibus由三個(gè)兼容部分組成，即profibus-dp（ decentralized periphery）、profibus- pa（process automation）和profibus-fms （field bus message specification）。

（3） profibus - dp:是一種高速低成本通信，用于設備級控制系統與分散式i/o的通信。使用profibus-dp可取代辦24vdc或4-20ma信號傳輸。

（4） profibus是一種用于工廠(chǎng)自動(dòng)化車(chē)間級監控和現場(chǎng)設備層數據通信與控制的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)?？蓪?shí)現現場(chǎng)設備層到車(chē)間級監控的分散式數字控制和現場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò )，從而為實(shí)現工廠(chǎng)綜合自動(dòng)化和現場(chǎng)設備智能化提供了可行的解決方案。

（5） 與其它現場(chǎng)總線(xiàn)系統相比，profibus的最大優(yōu)點(diǎn)在于具有穩定的國際標準en50170作保證，并經(jīng)實(shí)際應用驗證具有普遍性。目前已應用的領(lǐng)域包括加工制造、過(guò)程控制和自動(dòng)化等。profibus開(kāi)放性和不依賴(lài)于廠(chǎng)商的通信的設想，已在10多萬(wàn)成功應用中得以實(shí)現。市場(chǎng)調查確認，在德國和歐洲市場(chǎng)中profibus占開(kāi)放性工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)系統的市場(chǎng)超過(guò)40％。profibus有國際著(zhù)名自動(dòng)化技術(shù)裝備的生產(chǎn)廠(chǎng)商支持，它們都具有各自的技術(shù)優(yōu)勢并能提供廣泛的優(yōu)質(zhì)新產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)。

2.2 profibus協(xié)議結構

profibus協(xié)議結構是根據iso7498國際標準，以開(kāi)放式系統互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )（osi）作為參考模型。該模型共有七層。

profibus－dp:定義了第一、二層和用戶(hù)接口，第一層為物理層，第二層為數據鏈路層，第三～六層末使用，第七層為應用層。第三到七層未加描述。用戶(hù)接口規定了用戶(hù)及系統以及不同設備可調用的應用功能，并詳細說(shuō)明了各種不同profibus－dp設備的設備行為。

2.3 profibus傳輸技術(shù)

（1） profibus提供了三種數據傳輸類(lèi)型:

（a） 用于dp和fms的rs485傳輸。

（b） 用于pa的iec1158-2傳輸。

（c） 光纖

（2） 用于dp/fms的rs485傳輸技術(shù)

rs-485傳輸是profibus最常用的一種傳輸技術(shù)。這種技術(shù)通常稱(chēng)之為h2。采用的電纜是屏蔽雙絞銅線(xiàn)。

2.4 rs－485傳輸設備安裝要點(diǎn)

（1） 全部設備均與總線(xiàn)連接。

（2） 每個(gè)分段上最多可接32個(gè)站（主站或站）。

（3） 每段的頭和尾各有一個(gè)總線(xiàn)終端電阻，確保操作運行不發(fā)生誤差。兩個(gè)總線(xiàn)終端電阻必須永遠有電源。

（4） 當分段站超過(guò)32個(gè)時(shí)，必須使用中繼器連接各段總線(xiàn)。串聯(lián)的中繼器一般不超過(guò)3個(gè)。中繼器沒(méi)有站地址，但被計算在每段的最多站數中。

（5） 電纜最長(cháng)長(cháng)度取決于傳輸速率。如使用a型電纜，則傳輸速率與長(cháng)度如表



（6） a型電纜參數: 阻抗:135-165ω 電容:＜30 pf/m 回路電阻:110ω;導線(xiàn)面積:0.64mm2＞0.34mmω

（7） rs-485的傳輸技術(shù)的profibus網(wǎng)絡(luò )最好使用9針d型插頭?！　?BR>
（8） 當連接各站時(shí)，應確保數據線(xiàn)不要擰絞，系統在高電磁發(fā)射環(huán)境（如汽車(chē)制造業(yè)）下運行應使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可提高電磁兼容性（emc）。

（9） 如用屏蔽編織線(xiàn)和屏蔽箔，應在兩端與保護接地連接，并通過(guò)盡可能的大面積屏蔽接線(xiàn)來(lái)覆蓋，以保持良好的傳導性。另外建議數據線(xiàn)必須與高壓線(xiàn)隔離。

（10） 超過(guò)500k bit/s的數據傳輸速率時(shí)應避免使用短截線(xiàn)段，應使用市場(chǎng)上現有的插頭可使數據輸入和輸出電纜直接與插頭連接，而且總線(xiàn)插頭連接可在任何時(shí)候接通或斷開(kāi)而并不中斷其它站的數據通信。

2.5 profibus控制系統組成

（1） 一類(lèi)主站:指plc、pc或可做一類(lèi)主站的控制器。主要完成總線(xiàn)通信控制與管理。（2） 二類(lèi)主站

a） 分散式i/o（非智能型i/o）:通常由電源部分、通信適配器部分和接線(xiàn)端子部分組成。分散式i/o不具有程序存儲和程序執行功能，通信適配器部分接收主站指令，按主站指令驅動(dòng)i/o，并將i/o輸入及故障診斷等住處返回給主站。通常分散型i/o是由主站統一編址，這樣在主站編程時(shí)使用分散式i/o與使用主站的i/o沒(méi)有什么區別。