基于PROFIBUS-DP的在尾礦脫水自動(dòng)化

1 引言

　　隨著(zhù)制造業(yè)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化中分散化結構的迅速增長(cháng)，現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)應用日益廣泛，它實(shí)現了數字和模擬輸入輸出模塊、過(guò)程調節裝置于可編程序控制器plc和pc之間的數據傳輸，把i/o通道分散到實(shí)際需要的現場(chǎng)設備附近，從而使整個(gè)系統的工程費用、裝配費用、硬件成本、設備調試和維修成本大為降低。現場(chǎng)總線(xiàn)profibus(中國國家標準gb/t 20540-2006 profibus規范)具有單元級領(lǐng)域的所有網(wǎng)絡(luò )通訊功能，并能滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程現場(chǎng)級數據可存取性的重要要求。筆者參與某鐵精礦尾礦脫水處理系統生產(chǎn)自動(dòng)化設計，本系統的特點(diǎn)是設備分布區域廣，要求各設備既能單獨控制完成自動(dòng)循環(huán)，主控室主站也要能夠給各設備發(fā)送控制數據，并采集各設備的運行數據便于分析和儲存。根據系統特點(diǎn)要求采用profibus-dp高速現場(chǎng)總線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò )來(lái)構建整個(gè)系統，從而保證了系統的可靠運行。

2 系統組成

　　profibus-dp主要應用于現場(chǎng)級，是一種高速(可達12mbit/s) 和便宜的通信連接，它被設計為設備級自動(dòng)控制系統與分散的外圍設備之間的通信，可以承擔現場(chǎng)控制與監控的通信任務(wù)，具有較高的性?xún)r(jià)比，是當今實(shí)現自動(dòng)控制系統理想的總線(xiàn)技術(shù)。profibus-dp的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議采用了osi參考模型的第一層物理層，第二層數據鏈路層和用戶(hù)自己定義的用戶(hù)層，這種精簡(jiǎn)的結構保證了數據的高速傳送，特別適合plc與現場(chǎng)分散的i/o設備之間的通訊。profibus-dp是一個(gè)主站/從站(master/ slave)總線(xiàn)系統，主站決定總線(xiàn)的數據通信，當主站得到總線(xiàn)控制權時(shí)，沒(méi)有外界請求也可以主動(dòng)發(fā)送信息，主站可以是plc、pc 等；從站為外圍設備(典型的從站包括輸入/輸出裝置、閥門(mén)、驅動(dòng)器和測量發(fā)送器等)，從站沒(méi)有總線(xiàn)控制權，僅當接受到信息給予確認或當主站發(fā)出請求時(shí)向它發(fā)送信息。profibus-dp有多種網(wǎng)絡(luò )拓撲結構：總線(xiàn)形，星形，環(huán)形等。該系統采用總線(xiàn)形拓撲結構。

　　2.1 尾礦脫水處理自動(dòng)化系統

　　該尾礦脫水處理系統由5臺過(guò)濾設備和泵類(lèi)風(fēng)機等多臺設備組成。自動(dòng)化系統設計方案采用上位機+profibus-dp主站+從站的網(wǎng)絡(luò )控制方式。上位機采用研祥工業(yè)控制計算機監控，組態(tài)軟件采用simatic wincc6.2。上位機中插有通訊卡cp5611,通訊卡加入profibus驅動(dòng)程序就可以作profibus網(wǎng)卡并支持profibus協(xié)議。采用s7-300系列plc的cpu315-2dp為主站，通過(guò)profibus通訊模塊em277和分站s7-200交換信息，協(xié)調各單臺壓濾設備連鎖和工藝步序排隊。

　　系統中的五臺過(guò)濾設備各為一套完整的控制系統，采用s7-200 plc (cpu 224xp) +i/o模塊 +em277+現場(chǎng)人機界面siemens mp277 +10.4”觸摸屏等組成分站，負責控制立式壓濾機的運行、模擬量信號處理、報警等本體設備控制，并通過(guò)profibus-dp現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現對整個(gè)設備網(wǎng)監控系統的通信，用于實(shí)現實(shí)際生產(chǎn)中的典型流水線(xiàn)工藝?；趐rofibus-dp現場(chǎng)總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò )監控系統的組成如圖1所示。

圖1 尾礦脫水控制監控系統網(wǎng)絡(luò )圖

　　2.2 profibus dp 配置

　　(1) s7-300與s7-200通過(guò)em277進(jìn)行profibus dp通訊，需要在step7中進(jìn)行s7-300站組態(tài)，再在硬件組態(tài)窗口中的菜單 optionàinstall new gsd，導入siem089d.gsd文件，安裝em277從站配置文件。

　　(2)在s7-200中不需要對通訊進(jìn)行組態(tài)和編程，只需要將要進(jìn)行通訊的數據整理存放在v存儲區與s7-300的組態(tài)em277從站時(shí)的硬件i/o地址相對應就可以了。對于本工程控制系統的profibus dp 配置為在s7-300站組態(tài)五個(gè)em277子站，每個(gè)em277子站分別對應一套壓濾設備。根據控制程序需要將每個(gè)子站的通訊字節數為8字節輸入和8字節輸出。五個(gè)em277子站的profibus dp 地址分別是：3，4，5，6，7。我們配置后的profibus-dp系統如圖2所示。

圖2 profibus-dp系統配置圖

　　3)組態(tài)完系統的硬件配置后，將硬件信息下載到s7-300的plc，當中下載完成后，將em277模塊上的撥位開(kāi)關(guān)撥到與硬件組態(tài)的設定值相一致。在s7-200中編寫(xiě)程序將進(jìn)行交換的數據存放在與s7-300 plc的外設輸入/輸出存儲區pi和pq相對應的v存儲區中，打開(kāi)step7中的變量表和step7 micro/win32的狀態(tài)表可監控s7-300與s7-200通過(guò)em277的數據通訊。