PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò )在皮帶輸送控制系統中的應用

0 前言
　　PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)是一種國際化、開(kāi)放式異步通訊標準，于1996年被批準為國際標準，符合IEC61158標準的現場(chǎng)總線(xiàn)。它有三種規格：PROFIBUS— DP、PROFIBUS— FMS、PROFIBUS— PA。PROFIBUS—DP是一種高速低成本通訊，主要應用于現場(chǎng)設備級，傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線(xiàn)（EIARS485），波特率從9600bps到12Mbps，組成PROFIBUS工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統。
　　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。
　　皮帶輸送自動(dòng)化集中控制系統皮帶輸送自動(dòng)化集中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。皮帶輸送線(xiàn)主要由13臺>20kW和50多臺20kW電機及照明等組成，每臺電機由一臺軟啟動(dòng)器驅動(dòng)，其它均通過(guò)PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)控制西門(mén)子PLC S7執行，實(shí)現了基礎自動(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)控制系統見(jiàn)圖1。

1．1 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。實(shí)現網(wǎng)絡(luò )中儀表（皮帶自動(dòng)走行紅外線(xiàn)測位儀、煤槽雷達料位儀、電流變送單元）、電氣控制系統（跑偏開(kāi)關(guān)、拉繩開(kāi)關(guān)、堵料開(kāi)關(guān)、防滑開(kāi)關(guān)、翻板開(kāi)關(guān)及空氣電磁閥）的通信；本系統采用西門(mén)子PLC S7—400＼CPU414—2作為主站，符合EN51070標準，提供的通信功能有MPI、DP兩種；西門(mén)子PLC S7—300＼遠程I／OET200M基站五處，使用EM277通訊模塊連接到PROFIBUS—DP網(wǎng)上作為從站，一方面主站將控制數據（如電機三相額定電流設定、料位儀設定、測位儀設定、外圍給定開(kāi)關(guān)編程設定等）發(fā)送到傳動(dòng)基站；另一方面傳動(dòng)裝置的數據（如電機電流、傳感器流量、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；ET200M遠程I／O從站主要接受Pc機的指令，并把系統執行的情況及運行數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行相互交換。
1．2 過(guò)程監控系統
過(guò)程監控層由中控室計算機、從站控制臺計算機、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iFix實(shí)現對工作運行現場(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。
1．3 生產(chǎn)管理系統
　　管理層ERP采用通用的代P／IP協(xié)議，可直接通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器了解現場(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。
2 PROFIBUS—DP現場(chǎng)總線(xiàn)通信技術(shù)基本特性
　　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：
　　1）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lms。
　　2）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。
　　3）傳輸方式采用RS一485制式雙絞線(xiàn)，雙線(xiàn)電纜或光纜。
　　4）總線(xiàn)存取支持單主或多主系統。各主站間令牌傳遞，主站與從站間為主一從傳送。
　　5）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，并采用線(xiàn)形主從方式通信。主機（s7—414—2 PLC）作為PROFIBUS—DP主站，以輪詢(xún)方式對下屬各從站I／O（如ET200M s7—300PLC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。
3 采用PROFIBUS總線(xiàn)實(shí)現通信優(yōu)點(diǎn)
　　1）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)，PROFIBUS的數據傳輸率最快可達12Mbps。
　　2）PR0FIBus總線(xiàn)現已被較廣泛的采用，管理人員及技術(shù)人員對該總線(xiàn)的調試以及維護有了一定了解。
　　3）系統可擴展。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，方便以后系統升級或擴容。
4 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，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。
　　PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)系統從2005年投入以來(lái)運行穩定，證明該系統穩定可靠。由于采用了現場(chǎng)總線(xiàn)，減少了許多配線(xiàn)，減少了安裝工作量及維護成本。
　　在類(lèi)似控制系統中有推廣應用價(jià)值。