PROFIBUS在水泥工業(yè)自動(dòng)控制系統中的應用

1 引言
　　水泥工業(yè)作為當前國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)之一，在我國國民經(jīng)濟中占據重要地位。隨著(zhù)計算機、通訊、網(wǎng)絡(luò )等信息技術(shù)的飛速發(fā)展，水泥工業(yè)的自動(dòng)控制系統正向著(zhù)智能化、數字化和網(wǎng)絡(luò )化方向邁進(jìn)。現場(chǎng)總線(xiàn)作為一種正在發(fā)展的新技術(shù)，正在迅速覆蓋從工廠(chǎng)的現場(chǎng)設備層到控制、管理的各個(gè)層次，既可以將一個(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。
2 現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)簡(jiǎn)介
2．1 現場(chǎng)總線(xiàn)基本認知
　　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)控制系統之間一種串行、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 )結構的低層，也稱(chēng)為低層控制網(wǎng)絡(luò )。它與工廠(chǎng)的現場(chǎng)設備直接連接，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；同時(shí)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。
2．2 現場(chǎng)總線(xiàn)的特點(diǎn)
　　在傳統的模擬控制系統中，現場(chǎng)的儀表設備與控制室的控制器之間，通常采用一對一的物理連接，實(shí)現模擬信號的通訊。而在現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統中，現場(chǎng)的儀表設備多采用智能化設備，通訊方式由數字信號取代了模擬信號，只需一根電纜即可將多個(gè)現場(chǎng)設備的多個(gè)運行參數傳人控制室，同時(shí)還可為多個(gè)設備提供電源，這樣不僅簡(jiǎn)化了系統結構，節約了硬件投資，同時(shí)還便于安裝和維護。
　　 基于現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的控制系統具有如下特點(diǎn)：
　?。?）系統開(kāi)放性好，基于同一種總線(xiàn)協(xié)議的不同廠(chǎng)家的設備可以互連；
　?。?）具有智能化和功能自治性；
　?。?）可靠性高，抗干擾能力強；
　?。?）具有顯著(zhù)的經(jīng)濟性，基于現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的控制系統可節省硬件投資和安裝費用。
2．3 幾種主要現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)
2．3．1 基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)（FF，Foundation Fieldbus）
　　它以ISO／OSI開(kāi)放系統互連模型為基礎，取其物理層、數據鏈路層、應用層為FF通訊模型的相應層次，并在應用層上增加了用戶(hù)層。
2．3．2 Lon Works　　采用了ISO／OSI模型的全部七層通訊協(xié)議，采用了面向對象的設計方法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )變量把網(wǎng)絡(luò )通訊設計簡(jiǎn)化為參數設置。支持雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光纖、射頻等多種通訊介質(zhì)，是具有強勁實(shí)力的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。
2．3．3 CAN總線(xiàn)
　　CAN是控制局域網(wǎng)總線(xiàn)（Control Area Network）的簡(jiǎn)稱(chēng)，最早用于汽車(chē)內部測量與執行部件間的數據通信，其總線(xiàn)規范現已被ISO國際標準組織制定為國際標準，廣泛應用在離散控制領(lǐng)域。其模型結構只有三層，即只取OSI低層的物理層、數據鏈層和頂層的應用層。
2．3．4 HART
　　HART是Highway Addressable Remote Transducer的縮寫(xiě)。特點(diǎn)是現在有模擬信號傳輸線(xiàn)上實(shí)現數字信號通信，屬于模擬系統向熟悉系統轉變過(guò)程中的過(guò)渡性產(chǎn)品。
2．3．5 PROFIBUS
　　Profibus是德國國家標準DIN19245和歐洲標準EN50170的現場(chǎng)總線(xiàn)標準，包含3種類(lèi)型，即Profibus-DP、Profibus．FMS和Profibus．PA。該總線(xiàn)技術(shù)是以西門(mén)子公司為主的德國公司和研究所共同推出的。DP型用于分散外設間的高速數據傳輸，適合于加工自動(dòng)化領(lǐng)域的應用。FMS意為現場(chǎng)信息規范，PROFIBUSFMS適用于紡織、樓字自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開(kāi)關(guān)等。PA專(zhuān)為過(guò)程自動(dòng)化設計，標準的本質(zhì)安全的傳輸協(xié)議，實(shí)現了IEC1158-2中規定的通訊規程，用于對安全性要求高的場(chǎng)合及由總線(xiàn)供電的站點(diǎn)。
　　Profibus的傳輸速率為9．6kbps一12Mbps，最大傳輸距在12Mbps時(shí)為100m，1．5Mbps時(shí)為400m，可用中繼器延長(cháng)至10km。其傳輸介質(zhì)可以是雙絞線(xiàn)，也可以是光纜，最多可連接127個(gè)站點(diǎn)，可實(shí)現總線(xiàn)供電和本質(zhì)安全防爆。Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議的會(huì )員單位已有1000多家，支持該標準的產(chǎn)品有2O0余種，市場(chǎng)占有率已達20％左右。Profibus是世界上最成熟、市場(chǎng)占有率最高的一種現場(chǎng)總線(xiàn)。