Profibus-DP和Ethernet構建的工控網(wǎng)在連鑄機中的應用

O 引言
　　現場(chǎng)總線(xiàn)Profibus現場(chǎng)級一方面能滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程中傳感器／執行器領(lǐng)域的通信需求，另一方面又具有單元級領(lǐng)域的所有網(wǎng)絡(luò )通信功能，溝通了生產(chǎn)過(guò)程現場(chǎng)級控制設備之間及其與更高管理之間的聯(lián)系。將現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)結合起來(lái)運用于工業(yè)控制系統中，可實(shí)現從控制級到現場(chǎng)級通信的一致。
　　濟鋼第三煉鋼廠(chǎng)連鑄區域就是利用Profibus—DP和Ethemet組建成了測控管一體化的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )。整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò )分為3層：第一層為現場(chǎng)控制層，采用PLC和Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)進(jìn)行控制；第2層為過(guò)程監控層，采用工業(yè)控制計算機和帶以太網(wǎng)通信模塊的PLC組成工業(yè)以太網(wǎng)，監控系統采用FactoryHnk軟件；第3層為生產(chǎn)管理層。整個(gè)系統構成如圖1所示。

1 現場(chǎng)控制層
　　現場(chǎng)總線(xiàn)Profibus的結構是透明的和開(kāi)放的，已成為事實(shí)上的國際公認標準（現場(chǎng)總線(xiàn)Profibus是國際標準ⅢC 61158的組成部分TypeⅢ）。它由3部分組成：P～flbu$一DP（分散型外圍設備）；Profibus-FMS（現場(chǎng)總線(xiàn)報文規范）；P 6bus—PA（過(guò)程自動(dòng)化）。Profibus—DP是一種高速低成本通信，用于設備級控制系統與分散式I／O的通信。使用Profibus—DP可取代24VDC或4～20mA信號傳輸。Profibus—DP用于現場(chǎng)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?？偩€(xiàn)循環(huán)時(shí)間必須要比主站（眥）程序循環(huán)時(shí)間短。除周期性用戶(hù)數據傳輸外，Profibus—DP還提供智能化設備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報警處理。
　　整個(gè)連鑄區域分為4大主站及單體設備部分，每個(gè)主站均采用獨立的西門(mén)子s7—400 P 控制?，F場(chǎng)控制設備還有西門(mén)子ET200M分布式I／O、SIEMENS變頻器和C7等現場(chǎng)智能設備。PLC和現場(chǎng)設備的通信均采用Pmfibus—DP。Profibus已集成在Simatic s7系統內部。分散連接的I／O外圍設備通過(guò)DP協(xié)議由Step7組態(tài)工具全部集成在系統中，亦即在組態(tài)和編程階段就把分散的I／O設備作為類(lèi)似于在中心子機架或擴展機架中本地連接的I／O來(lái)對待。同樣的道理適用于故障診斷和報警。Simatic s7 DP從站起著(zhù)類(lèi)似于集中插入的I／O模塊的作用。Simatic s7提供集成的或插入的Profibus—DP接口用于連接有更復雜功能的現場(chǎng)設備（例如變頻器、觸摸屏等）。由于Profibus第1層、第2層的特性和內部系統s7的通信功能，可以將編程器（PG）、PC、HMI等設備與Simatic s7 Profibus—DP系統連接。
　　一個(gè)完整的Profibus—DP網(wǎng)絡(luò )由以下幾部分組成（圖2）：主控器（PLC）；現場(chǎng)I／O模塊（ET200），用于連接各種現場(chǎng)裝置；其他智能裝置，如變頻器、觸摸屏等；網(wǎng)絡(luò )附件（交換機等）。它能夠直接完成設備的順序、聯(lián)鎖、閉環(huán)控制，實(shí)現過(guò)程參數的采集以及報警功能。