PROFIBUS-DP網絡在皮帶輸送控制系統中的應用

0 前言
　　PROFIBUS現場總線是一種國際化、開放式異步通訊標準，于1996年被批準為國際標準，符合IEC61158標準的現場總線。它有三種規格：PROFIBUS— DP、PROFIBUS— FMS、PROFIBUS— PA。PROFIBUS—DP是一種高速低成本通訊，主要應用于現場設備級，傳輸介質為屏蔽雙絞線（EIARS485），波特率從9600bps到12Mbps，組成PROFIBUS工業現場總線控制系統。
　　隨著控制、計算機通信、網絡技術的發展，自動化系統結構正發生巨大的變化。通過現場總線技術實現三電（電氣，儀表，計算機）集成，將基礎自動化控制網絡、過程和管理控制系統連接在一起，是目前自動控制領域的發展方向。
　　皮帶輸送自動化集中控制系統皮帶輸送自動化集中控制系統由基礎自動化控制系統、過程與管理控制系統組成。皮帶輸送線主要由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器驅動，其它均通過PROFIBUS現場總線技術控制西門子PLC S7執行，實現了基礎自動化控制系統和過程與管理控制系統之間的通信。現場總線控制系統見圖1。

1．1 基礎控制系統
　　PROFIBUS—DP網絡是網絡集成的最底層，主要是連接現場設備，如分散式I／O、傳感器、驅動器、執行器等。主站（PLC、Pc機等）負責總線通信管理及所有從站通信。實現網絡中儀表（皮帶自動走行紅外線測位儀、煤槽雷達料位儀、電流變送單元）、電氣控制系統（跑偏開關、拉繩開關、堵料開關、防滑開關、翻板開關及空氣電磁閥）的通信；本系統采用西門子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、外圍給定開關編程設定等）發送到傳動基站；另一方面傳動裝置的數據（如電機電流、傳感器流量、接觸器觸點的通斷等）通過通信傳送到主站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網絡進行相互交換。
1．2 過程監控系統
過程監控層由中控室計算機、從站控制臺計算機、PLC加以太網卡等組成工業以太網，操作臺計算機利用組態軟件iFix實現對工作運行現場的監督控制，基礎控制層將來自生產第一線的數據傳送到控制室，置于實時數據庫，進行控制及計算、動態顯示參數、報警及歷史數據保存；操作臺計算機將實時數據庫的數據送到服務器的關系數據庫中，進行保存和數據處理。
1．3 生產管理系統
　　管理層ERP采用通用的代P／IP協議，可直接通過訪問服務器了解現場的生產動態，也可將生產調度、計劃、等信息登記成為信息管理系統。
2 PROFIBUS—DP現場總線通信技術基本特性
　　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送輸出信息。PROFIBUS—DP的基本特性為：
　　1）在一個有著32個站點的分布系統中，PROFIBUS—DP對所有站點傳送512bps輸入和512bps輸出，在12Mbps時只需lms。
　　2）經過擴展的PROFIBUS—DP診斷能對故障快速定位。診斷信息在總線上傳輸并由主站采集。診斷信息分3級：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。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、環形以及可選的光纖雙環形冗余。PROFIBUS—DP的上述特點使其在工業電氣自動化領域占據了重要的地位。
　　本系統中PROFIBUS—DP總線完成PC與各設備之間的通信，并采用線形主從方式通信。主機（s7—414—2 PLC）作為PROFIBUS—DP主站，以輪詢方式對下屬各從站I／O（如ET200M s7—300PLC等）進行定周期掃描和讀寫。主機通過PROFIBUS—DP總線將指令傳送到對應的數據區，并將各設備返回的狀態信號從對應的數據區取出，從而實現對下屬每個設備的監控。
3 采用PROFIBUS總線實現通信優點
　　1）通信速度快慢與使用介質的長度、類型和站點數量及數據傳送量等因素有關，PROFIBUS的數據傳輸率最快可達12Mbps。
　　2）PR0FIBus總線現已被較廣泛的采用，管理人員及技術人員對該總線的調試以及維護有了一定了解。
　　3）系統可擴展。在電氣傳動領域，不管是直流還是交流的傳動裝置，大多支持PROFIBUS通信，方便以后系統升級或擴容。
4 結語
　　基于PROFIBOS—DP現場總線的網絡控制系統，不僅可提高工業自動化的水平，最大限度地提高生產效率，可逐步實現工廠管理與控制一體化，達到生產的柔性及自適應性。
　　PROFIBUS現場總線系統從2005年投入以來運行穩定，證明該系統穩定可靠。由于采用了現場總線，減少了許多配線，減少了安裝工作量及維護成本。
　　在類似控制系統中有推廣應用價值。