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基于PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)的回轉窯控制系統設計
作者：
時(shí)間：2012-11-12
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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2.3 PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)存取協(xié)議
PROFIBUS-PA、FMS和DP均使用單一的總線(xiàn)存取協(xié)議，通過(guò)OSI參考模型的第2層實(shí)現，包括數據的可靠性、傳輸協(xié)議和報文處理。在PROFIBUS中，第2層稱(chēng)為現場(chǎng)總線(xiàn)數據鏈路層(FDL，fieldbus data link)。介質(zhì)存取控制MAC(medium access control)具體控制數據傳輸的程序，MAC必須確保在任何時(shí)刻只能有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數據。因此，PROFIBUS總線(xiàn)存取協(xié)議包括主站之間的令牌傳遞方式與從站之間的主從方式，如圖2所示。
圖2 PROFIBUS總結存取協(xié)議
令牌傳遞程序保證了每個(gè)主站在一個(gè)確切規定的時(shí)間內得到總線(xiàn)存取權(令牌)，令牌是一條特殊的電文，它在所有主站循環(huán)一周的最長(cháng)時(shí)間是事先規定的，在PROFI- BUS中，令牌只在各主站之間通信時(shí)使用。
令牌調度原理是在多主網(wǎng)絡(luò )中令牌調度必須確保每個(gè)主站有足夠的時(shí)間完成它的通信任務(wù)，用戶(hù)組織全部目標令牌循環(huán)時(shí)間(TTR)進(jìn)入所有主站的通信任務(wù)帳戶(hù)，每一個(gè)主站根據下式計算它接收令牌后完成它的通信任務(wù)的時(shí)間(TTH): TTH=TTR-TRR
其中，TTH為持有令牌時(shí)間;TTR為目標令牌循環(huán)時(shí)間;TRR為實(shí)際令牌循環(huán)時(shí)間。
在總線(xiàn)運行初建時(shí)，主站介質(zhì)存取控制MAC的任務(wù)是制定總線(xiàn)上的站點(diǎn)分配并建立邏輯環(huán)，在總線(xiàn)運行期間，斷電或損壞的主站必須從環(huán)中排除，新上電的主站必須加入邏輯環(huán)。另外，總線(xiàn)存取控制保證令牌按地址升序在主站間傳送，各主站的令牌子具體保持時(shí)間取決于該令牌配置的循環(huán)時(shí)間。此外，PROFIBUS介質(zhì)存取控制的特點(diǎn)是監測傳輸介質(zhì)及收發(fā)器是否損壞，檢查站點(diǎn)地址是否出錯以及令牌錯誤。
3 水泥回轉窯控制系統設計
3.1 系統組成
根據工藝要求及水泥廠(chǎng)的實(shí)際情況，本文針對2000t/d新型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)，采用基于PROFIBUS-DP與PA網(wǎng)絡(luò )和Simens S7-300PLC實(shí)現現分散控制、集中管理的智能集成控制系統，在功能實(shí)現上分為三級，即現場(chǎng)總線(xiàn)級、中間通訊級和上層監控、管理級，如圖3所示。
圖3 系統組成
根據PROFIBUS總線(xiàn)存取協(xié)議，PROFIBUS總線(xiàn)可構成三種系統:純主一從系統、純主一主系統、混合系統?；旌舷到y由一級主站、二級主站和從站組成，提高了系統組態(tài)的靈活性。一級主站―中央控制器，在預定的信息周期中與分散的從站交換信息，完成總線(xiàn)通信的控制和管理任務(wù)，通常為PLC或PC機。二級主站為操作員工作站、編程器和操作面板等，完成各站點(diǎn)的數據讀寫(xiě)、系統配置和故障診斷等操作。從站為傳感器、執行部件、信息采集和發(fā)送設備等所有現場(chǎng)設備。多主站系統的主站之間按地址編號順序，沿上行方向傳送令牌，得到令牌的主站在規定的時(shí)間內擁有總線(xiàn)控制權，主從之間按主一從方式傳送信息。
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