Profibus-DP和Ethernet構建的工控網在連鑄機中的應用

O 引言
　　現場總線Profibus現場級一方面能滿足生產過程中傳感器／執行器領域的通信需求，另一方面又具有單元級領域的所有網絡通信功能，溝通了生產過程現場級控制設備之間及其與更高管理之間的聯系。將現場總線技術和以太網技術結合起來運用于工業控制系統中，可實現從控制級到現場級通信的一致。
　　濟鋼第三煉鋼廠連鑄區域就是利用Profibus—DP和Ethemet組建成了測控管一體化的工業控制網絡。整個控制網絡分為3層：第一層為現場控制層，采用PLC和Profibus現場總線進行控制；第2層為過程監控層，采用工業控制計算機和帶以太網通信模塊的PLC組成工業以太網，監控系統采用FactoryHnk軟件；第3層為生產管理層。整個系統構成如圖1所示。

1 現場控制層
　　現場總線Profibus的結構是透明的和開放的，已成為事實上的國際公認標準（現場總線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（現場總線報文規范）；P 6bus—PA（過程自動化）。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。總線循環時間必須要比主站（眥）程序循環時間短。除周期性用戶數據傳輸外，Profibus—DP還提供智能化設備所需的非周期性通信以進行組態、診斷和報警處理。
　　整個連鑄區域分為4大主站及單體設備部分，每個主站均采用獨立的西門子s7—400 P 控制。現場控制設備還有西門子ET200M分布式I／O、SIEMENS變頻器和C7等現場智能設備。PLC和現場設備的通信均采用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DP協議由Step7組態工具全部集成在系統中，亦即在組態和編程階段就把分散的I／O設備作為類似于在中心子機架或擴展機架中本地連接的I／O來對待。同樣的道理適用于故障診斷和報警。Simatic s7 DP從站起著類似于集中插入的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。
　　一個完整的Profibus—DP網絡由以下幾部分組成（圖2）：主控器（PLC）；現場I／O模塊（ET200），用于連接各種現場裝置；其他智能裝置，如變頻器、觸摸屏等；網絡附件（交換機等）。它能夠直接完成設備的順序、聯鎖、閉環控制，實現過程參數的采集以及報警功能。