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[導(dǎo)讀] 1、前言 PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線是一種國(guó)際化、開放式異步通訊標(biāo)準(zhǔn),于1996年被批準(zhǔn)為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),符合IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線。它有三種規(guī)格:PROFIBUS— DP、PROFIB

1、前言

PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線是一種國(guó)際化、開放式異步通訊標(biāo)準(zhǔn),于1996年被批準(zhǔn)為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),符合IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線。它有三種規(guī)格:PROFIBUS— DP、PROFIBUS— FMS、PROFIBUS— PA。PROFIBUS—DP是一種高速低成本通訊,主要應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí),傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線(EIARS485),波特率從9600bps到12Mbps,組成PROFIBUS工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。

隨著控制、計(jì)算機(jī)通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)正發(fā)生巨大的變化。通過現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)三電(電氣,儀表,計(jì)算機(jī))集成,將基礎(chǔ)自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)、過程和管理控制系統(tǒng)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(tǒng)皮帶輸送自動(dòng)化集中控制系統(tǒng)由基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)、過程與管理控制系統(tǒng)組成。皮帶輸送線主要由13臺(tái)》20kW和50多臺(tái)《20kW電機(jī)及照明等組成,每臺(tái)電機(jī)由一臺(tái)軟啟動(dòng)器驅(qū)動(dòng),其它均通過PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)控制西門子PLC S7執(zhí)行,實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)和過程與管理控制系統(tǒng)之間的通信?,F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)見圖1。

1.1 基礎(chǔ)控制系統(tǒng)

PROFIBUS—DP網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)集成的最底層,主要是連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,如分散式I/O、傳感器、驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行器等。主站(PLC、Pc機(jī)等)負(fù)責(zé)總線通信管理及所有從站通信。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中儀表(皮帶自動(dòng)走行紅外線測(cè)位儀、煤槽雷達(dá)料位儀、電流變送單元)、電氣控制系統(tǒng)(跑偏開關(guān)、拉繩開關(guān)、堵料開關(guān)、防滑開關(guān)、翻板開關(guān)及空氣電磁閥)的通信;本系統(tǒng)采用西門子PLC S7—400\CPU414—2作為主站,符合EN51070標(biāo)準(zhǔn),提供的通信功能有MPI、DP兩種;西門子PLC S7—300\遠(yuǎn)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(shù)據(jù)(如電機(jī)三相額定電流設(shè)定、料位儀設(shè)定、測(cè)位儀設(shè)定、外圍給定開關(guān)編程設(shè)定等)發(fā)送到傳動(dòng)基站;另一方面?zhèn)鲃?dòng)裝置的數(shù)據(jù)(如電機(jī)電流、傳感器流量、接觸器觸點(diǎn)的通斷等)通過通信傳送到主站PLC指定的寄存器地址;ET200M遠(yuǎn)程I/O從站主要接受Pc機(jī)的指令,并把系統(tǒng)執(zhí)行的情況及運(yùn)行數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相互交換。

1.2 過程監(jiān)控系統(tǒng)

過程監(jiān)控層由中控室計(jì)算機(jī)、從站控制臺(tái)計(jì)算機(jī)、PLC加以太網(wǎng)卡等組成工業(yè)以太網(wǎng),操作臺(tái)計(jì)算機(jī)利用組態(tài)軟件iFix實(shí)現(xiàn)對(duì)工作運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督控制,基礎(chǔ)控制層將來自生產(chǎn)第一線的數(shù)據(jù)傳送到控制室,置于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù),進(jìn)行控制及計(jì)算、動(dòng)態(tài)顯示參數(shù)、報(bào)警及歷史數(shù)據(jù)保存;操作臺(tái)計(jì)算機(jī)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)送到服務(wù)器的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中,進(jìn)行保存和數(shù)據(jù)處理。

1.3 生產(chǎn)管理系統(tǒng)

管理層ERP采用通用的代P/IP協(xié)議,可直接通過訪問服務(wù)器了解現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)動(dòng)態(tài),也可將生產(chǎn)調(diào)度、計(jì)劃、等信息登記成為信息管理系統(tǒng)。

2、 PROFIBUS—DP現(xiàn)場(chǎng)總線通信技術(shù)基本特性

PROFIBUS—DP用于基礎(chǔ)控制層的高速數(shù)據(jù)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32個(gè)站點(diǎn)的分布系統(tǒng)中,PROFIBUS—DP對(duì)所有站點(diǎn)傳送512bps輸入和512bps輸出,在12Mbps時(shí)只需lms。

2)經(jīng)過擴(kuò)展的PROFIBUS—DP診斷能對(duì)故障快速定位。診斷信息在總線上傳輸并由主站采集。診斷信息分3級(jí):本站診斷操作、模塊診斷操作和通過診斷操作。

3)傳輸方式采用RS一485制式雙絞線,雙線電纜或光纜。

4)總線存取支持單主或多主系統(tǒng)。各主站間令牌傳遞,主站與從站間為主一從傳送。

5)線形、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(jù)了重要的地位。

本系統(tǒng)中PROFIBUS—DP總線完成PC與各設(shè)備之間的通信,并采用線形主從方式通信。主機(jī)(s7—414—2 PLC)作為PROFIBUS—DP主站,以輪詢方式對(duì)下屬各從站I/O(如ET200M s7—300PLC等)進(jìn)行定周期掃描和讀寫。主機(jī)通過PROFIBUS—DP總線將指令傳送到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū),并將各設(shè)備返回的狀態(tài)信號(hào)從對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)取出,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)下屬每個(gè)設(shè)備的監(jiān)控。

3 、采用PROFIBUS總線實(shí)現(xiàn)通信優(yōu)點(diǎn)

1)通信速度快慢與使用介質(zhì)的長(zhǎng)度、類型和站點(diǎn)數(shù)量及數(shù)據(jù)傳送量等因素有關(guān),PROFIBUS的數(shù)據(jù)傳輸率最快可達(dá)12Mbps。

2)PR0FIBus總線現(xiàn)已被較廣泛的采用,管理人員及技術(shù)人員對(duì)該總線的調(diào)試以及維護(hù)有了一定了解。

3)系統(tǒng)可擴(kuò)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(tǒng)升級(jí)或擴(kuò)容。

4 、結(jié)語(yǔ)

基于PROFIBOS—DP現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),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(xiàn)工廠管理與控制一體化,達(dá)到生產(chǎn)的柔性及自適應(yīng)性。

PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)從2005年投入以來運(yùn)行穩(wěn)定,證明該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。由于采用了現(xiàn)場(chǎng)總線,減少了許多配線,減少了安裝工作量及維護(hù)成本。

在類似控制系統(tǒng)中有推廣應(yīng)用價(jià)值。

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