PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)在潤滑油包裝線(xiàn)上的應用

1 引言

現場(chǎng)總線(xiàn)是安裝在生產(chǎn)過(guò)程區域的現場(chǎng)設備/儀表與控制室內的自動(dòng)控制裝置/系統之間的一種串行，數字式，多點(diǎn)通信的數據總線(xiàn)。它位于生產(chǎn)控制和網(wǎng)絡(luò )結構的底層，亦稱(chēng)為底層控制網(wǎng)絡(luò )。它與工廠(chǎng)現場(chǎng)設備直接連接，一方面將現場(chǎng)測量控制設備互聯(lián)為通信網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現不同網(wǎng)段，不同現場(chǎng)通信設備的信息共享;另一方面又將現場(chǎng)運行的各種信號傳到遠離現場(chǎng)的控制室，并進(jìn)一步與操作終端，上層控制管理網(wǎng)絡(luò )連接和信息共享。即可以將一個(gè)現場(chǎng)設備的運行參數，狀態(tài)以及故障信息等送往控制室，又可將各種控制，維護，組態(tài)命令甚至現場(chǎng)設備的工作電源等送往各相關(guān)的現場(chǎng)設備。從而溝通了生產(chǎn)過(guò)程現場(chǎng)控制設備之間及其更高控制管理層之間的聯(lián)系。現場(chǎng)總線(xiàn)在制造業(yè)、流程工業(yè)、冶金、電力、交通、樓宇等自動(dòng)化系統中有著(zhù)廣泛的應用前景。

2 PROFIBUS總線(xiàn)技術(shù)

PROFIBUS是一種不依賴(lài)廠(chǎng)家的開(kāi)放式現場(chǎng)總線(xiàn)標準，采用PROFIBUS的標準系統后，不同廠(chǎng)商所生產(chǎn)的設備不需要對其接口進(jìn)行特別調整就可通信。PROFIBUS為多主從結構，可方便地構成集中式，集散式和分布式控制系統。針對不同的場(chǎng)合,它分為三個(gè)系列:

（1） PROFIBUS-DP用于傳感器和執行器級的高速數據傳輸,它以德國標準DIN1924的第一部分為基礎,根據其所需要達到的目標對通信功能加以擴充,DP的傳輸速率可達12Mbps,一般構成單主站系統.主站,從站間采用循環(huán)數據傳送方式工作.PROFIBUS-DP的設計旨在用與設備級的高速數據傳送。中央控制器（PLC/PC）通過(guò)高速串行線(xiàn)同分散的現場(chǎng)設備（如I/O、驅動(dòng)器、閥門(mén)等）進(jìn)行通信，同這些分散的設備進(jìn)行數據交換多數是周期性的。

（2） PROFIBUS-PA適用于安全性要求較高的場(chǎng)合。PA具有本質(zhì)安全特性，其實(shí)現了IEC1158-2（物理層）規定的通信的規程。PROFIBUS-PA的過(guò)程自動(dòng)化解決方案中PA將自動(dòng)化系統和過(guò)程控制系統與現場(chǎng)設備（壓力,溫度和液位變送器等）連接起來(lái),代替了4～20mA模擬信號傳輸技術(shù)，節約成本,并大大提高了系統功能和安全可靠性，因此PA尤其適用于化工、石油、冶金等行業(yè)的過(guò)程自動(dòng)化控制系統。

（3） PROFIBUS-FMS旨在解決車(chē)間級通用性通信任務(wù)。FMS提供大量的通信服務(wù)，用以完成以中等傳送速度進(jìn)行的循環(huán)交換，因此它考慮的主要是系統功能而不是系統響應時(shí)間，應用中通常要求的是隨機的信息交換（如改變設定參數等）。強有力的FMS服務(wù)向人們提供了廣泛的應用范圍和更大的靈活性，可用于大范圍和復雜的通信系統。

PROFIBUS協(xié)議的結構定向是根據ISO7498國際標準以開(kāi)放式系統互聯(lián)網(wǎng)（OSI）作為參考模型的。

PROFIBUS-DP使用第一層，第二層和用戶(hù)接口。這種結構確保了數據傳輸的快速和有效進(jìn)行,直接數據鏈路映象（DDLM）為用戶(hù)接口提供第二層功能映象，用戶(hù)接口規定了用戶(hù)系統以及不同設備可以調用的應用功能,并詳細說(shuō)明了各種不同PROFIBUS-DP設備的設備行為。

PROFIBUS-PA使用PROFIBUS-DP的基本功能傳送測量值和狀態(tài)，并用擴展的PROFIBUS-DP功能制定現場(chǎng)設備的參數和進(jìn)行設備操作。另外它使用了描述現場(chǎng)設備行為的PA行規，根據IEC1158-2的標準，這種傳輸技術(shù)可確保其本質(zhì)安全性并使現場(chǎng)設備通過(guò)總線(xiàn)供電。

PROFIBUS-FMS對第一，第二和第七層均加以定義,其中應用層包括了現場(chǎng)總線(xiàn)信息規格（Fieldbus Message Specification, FMS）和低層接口（Lower interface, LLI）。FMS向用戶(hù)提供了廣泛的通信服務(wù)功能，LLI則向FMS提供了不依賴(lài)設備訪(fǎng)問(wèn)第二層（現場(chǎng)總線(xiàn)數據鏈路層）的能力，第二層主要完成總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)控制和保持數據的可靠性。

PMS服務(wù)是ISO9506 MMS（Manufacturing Message Specification，加工制造信息規范）服務(wù)項目的子集，這些服務(wù)項目在現場(chǎng)總線(xiàn)應用中被優(yōu)化，而且還加上了通信目標和網(wǎng)絡(luò )管理功能。

PROFIBUS-DP和PROFIBUS-FMS系統使用了同樣的傳輸 技術(shù)和統一的總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議，因而這兩套系統可在同一電纜上同時(shí)操作。

3 PROFIBUS-DP在潤滑油包裝生產(chǎn)線(xiàn)上的應用

某廠(chǎng)于2002年從意大利引進(jìn)一條4立升潤滑油灌裝生產(chǎn)線(xiàn)。它是由灌裝機、稱(chēng)重機、封箱機、碼垛機組成?？刂葡到y為西門(mén)子S7-300 PLC。用PROFIBUS-DP與四個(gè)PLC聯(lián)系。在設備調試中本系統起到很大作用。每班在正常開(kāi)機時(shí)均可在上位機上完成重量設定等功能。提高了自動(dòng)化程度。PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò )聯(lián)結如附圖所示。