基于PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò )的鍋爐控制系統
加入技術(shù)交流群
典型的工業(yè)自動(dòng)化系統應該是三層網(wǎng)絡(luò )結構，它包括現場(chǎng)設備層、車(chē)間監控層和工廠(chǎng)管理層。然而傳統的現場(chǎng)級是采用現場(chǎng)設備與控制器之間一對一的連接，此時(shí)信號的集成能力不強，開(kāi)放性差，可靠性低，因而在此基礎上現場(chǎng)總線(xiàn)應運而生?，F場(chǎng)總線(xiàn)沖破自動(dòng)化信息孤島的僵局，為企業(yè)控制信息與管理信息的集成創(chuàng )造了條件。
隨著(zhù)控制、計算機通信、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化系統結構正發(fā)生巨大的變化。通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)實(shí)現三電(電氣，儀表，計算機)集成，將基礎自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò )、過(guò)程和管理控制系統連接在一起，是目前自動(dòng)控制領(lǐng)域的發(fā)展方向。本文將介紹某集中供熱鍋爐房自動(dòng)化控制系統設計方案，通過(guò)采用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，有效地解決了三電集成問(wèn)題。
二﹑集中供熱鍋爐房自動(dòng)化控制系統
集中供熱鍋爐房自動(dòng)化控制系統由基礎自動(dòng)化控制系統﹑過(guò)程與管理控制系統組成。通過(guò)ProfiBus現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )中儀表﹑電氣控制系統的通信；同時(shí)還可以采用以太網(wǎng)技術(shù)實(shí)現基礎自動(dòng)化控制系統和過(guò)程與管理控制系統之間的通信?，F場(chǎng)總線(xiàn)控制系統圖見(jiàn)下：
?。?）基礎控制系統
PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò )是網(wǎng)絡(luò )集成的最底層，主要是連接現場(chǎng)設備，如分散式I/O、傳感器、驅動(dòng)器、執行器等。主站（PLC、PC機等）負責總線(xiàn)通信管理及所有從站通信。本系統選用S7-315-2DP PLC處理器作為主站，符合EN51070標準，提供的通信功能包括MPI、DP；使用S7-200 PLC連接到PROFIBUS-DP網(wǎng)上作為從站，一方面主站將控制數據（如電機速度設定、傳感器溫度、壓力設定、接觸器吸合及斷開(kāi)等）發(fā)送到傳動(dòng)裝置；另一方面傳動(dòng)裝置的數據（如電機轉速、傳感器流量、溫度、壓力、接觸器觸點(diǎn)的通斷等）通過(guò)通信傳送到主站PLC指定的寄存器地址；ET200B遠程I/O從站主要接受水系統及上煤系統數據。
?。?）過(guò)程監控系統
過(guò)程監控層由操作臺計算機、控制臺計算機、PLC加以太網(wǎng)卡等組成工業(yè)以太網(wǎng)，操作臺計算機利用組態(tài)軟件WINCC實(shí)現對工作現場(chǎng)的監督控制，基礎控制層將來(lái)自生產(chǎn)第一線(xiàn)的數據傳送到控制室，置于實(shí)時(shí)數據庫，進(jìn)行控制及計算、動(dòng)態(tài)顯示參數、報警及歷史數據保存；操作臺計算機將實(shí)時(shí)數據庫的數據送到服務(wù)器的關(guān)系數據庫中，進(jìn)行保存和數據處理。
?。?）生產(chǎn)管理系統
管理層采用通用的TCP/IP協(xié)議，上級領(lǐng)導可直接通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器來(lái)了解現場(chǎng)的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，也可將生產(chǎn)調度、計劃、等信息登記成為信息管理系統。
三﹑ProfiBus DP 通信
PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)是國際性的開(kāi)放性現場(chǎng)總線(xiàn)標準，是一種符合IEC61158標準的現場(chǎng)總線(xiàn)，不論是在自動(dòng)化儀表中還是在配電馬達控制中心系統中的應用均日益廣泛。PROFIBUS-DP經(jīng)過(guò)優(yōu)化的高速、廉價(jià)的通信連接，是專(zhuān)門(mén)用于自動(dòng)控制系統和設備及分散的I/O之間的通信網(wǎng)絡(luò )。
PROFIBUS-DP用于基礎控制層的高速數據傳送，主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息。ProfiBus DP 的基本特性為：
?。?）速率
在一個(gè)有著(zhù)32個(gè)站點(diǎn)的分布系統中，PROFIBUS-DP對所有站點(diǎn)傳送512bps輸入和512bps輸出，在12Mbps時(shí)只需1ms。
?。?）診斷功能
經(jīng)過(guò)擴展的PROFIBUS-DP診斷能對故障快速定位。診斷信息在總線(xiàn)上傳輸并由主站采集。診斷信息分3級：本站診斷操作、模塊診斷操作和通過(guò)診斷操作。
?。?）傳輸
RS-485制式雙絞線(xiàn)，雙線(xiàn)電纜或光纜。
?。?）總線(xiàn)存取
支持單主或多主系統。各主站間令牌傳遞，主站與從站間為主-從傳送。
?。?）線(xiàn)形、星形、環(huán)形以及可選的光纖雙環(huán)形冗余。
PROFIBUS-DP的上述特點(diǎn)使其在工業(yè)電氣自動(dòng)化領(lǐng)域占據了重要的地位。
本系統中ProfiBus DP總線(xiàn)完成PC與各設備之間的通信，并采用主從方式通信：主機(S7-315-2DP PLC)作為ProfiBus DP主站，以輪詢(xún)方式對下屬各從站(如ET200B﹑S7-200 PLC等)進(jìn)行定周期掃描和讀寫(xiě)。主機通過(guò)ProfiBus DP總線(xiàn)將指令傳送到對應的數據區，并將各設備返回的狀態(tài)信號從對應的數據區取出，從而實(shí)現對下屬每個(gè)設備的監控。
本系統采用ProfiBus總線(xiàn)實(shí)現通信，是基于以下三點(diǎn)因素：
?、潘俣确矫娴目紤]。雖然通信速度快慢與使用介質(zhì)的長(cháng)度﹑類(lèi)型和站點(diǎn)數量及數據傳送量等因素有關(guān)。但我們注意到ProfiBus的數據傳輸率最快可達12Mbps。
?、普{試和維護方面的考慮。ProfiBus總線(xiàn)，已被廣泛的采用。企業(yè)的設計人員﹑管理人員及技術(shù)人員對該總線(xiàn)的調試以及維護有一定了解，故傾向于采用ProfiBus現場(chǎng)總線(xiàn)的方案。
?、窍到y可擴展方面的考慮。在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域，不管是直流還是交流的傳動(dòng)裝置，大多支持ProfiBus通信，為以后系統升級或擴容的方便起見(jiàn)，我們采用ProfiBus現場(chǎng)總線(xiàn)。
四﹑結語(yǔ)
基于PROFIBOS-DP現場(chǎng)總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò )控制系統，不僅可提高工業(yè)自動(dòng)化的水平，最大限度地提高生產(chǎn)效率，還可以將經(jīng)營(yíng)、管理和其它生產(chǎn)活動(dòng)聯(lián)系在一起；可逐步實(shí)現工廠(chǎng)管理與控制一體化，達到生產(chǎn)的柔性及自適應性。
根據以上系統方案，通過(guò)硬件設計﹑軟件編程﹑施工﹑調試及試運行后已投入生產(chǎn)﹑效果良好
參考文獻:
[1].PLCdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/PLC_1248813.html.
[2].RS-485datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RS-485_584821.html.
西門(mén)子plc相關(guān)文章:西門(mén)子plc視頻教程
雙絞線(xiàn)傳輸器相關(guān)文章:雙絞線(xiàn)傳輸器原理
評論