Profibus-DP總線的基本功能、特性及在大型設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

煤礦壓風機、主通風機及向生產(chǎn)供水的水泵均為煤礦生產(chǎn)中重要的環(huán)節(jié)，對這些設(shè)備的實時監(jiān)控，是保障煤礦安全生產(chǎn)、保持設(shè)備高效及經(jīng)濟運行的有效手段?，F(xiàn)簡介Profibus-DP現(xiàn)場總線技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 、Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)

1．1 Profibus概述

Profibus是一種國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準，用于工業(yè)自動化日益廣泛，Profibus根據(jù)應(yīng)用特點分為Profibus—DP、Profibus— FMS、Profibus～ PA 3個兼容版本。其中Pr0fibu DP 是一種高速（數(shù)據(jù)傳輸率可達12 Mbit／s）的經(jīng)濟的設(shè)備級網(wǎng)絡(luò)，主要用于現(xiàn)場控制器與分散I／O之間的通信；Profibus—PA專為過程自動化設(shè)計，采用IECI158—2標準，可提供本質(zhì)安全特性，適用于安全性要求較高及由總線供電的場合；Profibus—FMS主要解決車間級通信問題，完成中等傳輸速度的循環(huán)數(shù)據(jù)或非循環(huán)數(shù)據(jù)的交換任務(wù)。

1．2 Profibus—DP的主要特征

Profibus-DP使用物理層、數(shù)據(jù)鏈接層（第1層、2層）和用戶接口，用于現(xiàn)場層的高速數(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?？偩€循環(huán)時間必須要比主站程序循環(huán)時間短。此外，Profibus—DP還提供智能化現(xiàn)場設(shè)備所需的非周期性通信以進行組態(tài)、診斷和報警處理及復(fù)雜設(shè)備在運行中參數(shù)的確定。

Profibus-DP的基本功能和特性：

（1）遠距離高速通信：波特率從0．096～12Mb／s；最大距離12Mb／s時100m，15Mb／s時200m，還可以用中繼器加長。

（2） 分布式結(jié)構(gòu)：各主站間令牌傳遞，主站與從站為主從傳送，每段可達32個站，用連接器連接段，最多可達126個站。

（3） 易于安裝：因為RS485的傳輸技術(shù)簡單，雙絞線的敷設(shè)不需要專業(yè)知識，總線結(jié)構(gòu)使得1個站點裝卸載不影響其它站點的正常工作，系統(tǒng)的安裝還可以分別進行，后期安裝的系統(tǒng)不會對前期安裝的系統(tǒng)造成妨礙。

（4） 診斷功能：經(jīng)過擴展的Profibus-DP的診斷功能能對故障進行快速定位，診斷信息在總線上傳輸并由主站采集。

（5） 開放式通信網(wǎng)絡(luò)。

（6） 可靠性和保護機制：Profibus-DP允許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)。

每個Profibus-DP系統(tǒng)有3種類型的設(shè)備：一級DP主站（DMP1），即中央控制器（如PLC、PC），在預(yù)定的信息周期內(nèi)與分散的站交換信息；二級DP主站（DMP2），指組態(tài)設(shè)備、編程器或操作面板，完成各站點的數(shù)據(jù)讀寫、系統(tǒng)配置、故障診斷等；DP從站，指進行輸入、輸出信息采集和發(fā)送外圍設(shè)備（如PLC、分散式I／O、驅(qū)動器、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)）。

2、 大型設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計

在煤礦大型設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)中采用了Profibus—DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，整個控制系統(tǒng)有1臺Profibus-DP主站．3臺Profibus-DP從站及現(xiàn)場的通風機、空壓機、水泵及各種變送器組成。主站設(shè)在主監(jiān)控室中，從站設(shè)在每個監(jiān)控設(shè)備的現(xiàn)場，由Profibus—DP總線將所有從站設(shè)備連接起來，其中Profibus—DP主站為研華IP 一610P／PIII型工控機，Profibus—DP從站均采用SIMATICS7—300系列的CPU315—2DP PLC，分別擴展了不同數(shù)量的模擬量輸入模塊、數(shù)字量輸入 出模塊。從站CPU3l5—2DP CPU模塊有1個DP通訊口、用于與Profibus—DP總線連接，在Profibus—DP總線網(wǎng)絡(luò)上，該PLC可以作為主站，也可以作為從站。CPU模塊的另一個通訊口為一個MPI多點通訊口，用以通過MPI網(wǎng)絡(luò)連接到計算機，人機界面顯示屏或手持編程器。

在此監(jiān)控系統(tǒng)中因為3臺從站距離主站都較遠，這樣在每一個從站現(xiàn)場還設(shè)計有人機界面。該人機界面為26cm液晶觸摸屏，通過它可以顯示現(xiàn)在設(shè)備的詳細運行參數(shù)，也可以控制每一從站相應(yīng)設(shè)備的運行。

3、 工業(yè)廣場監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計

3．1 下位機監(jiān)控軟件（從站）

本系統(tǒng)采用SIMATIC S7—300的配套編程工具STEFY7 v5．1完成硬件組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、PLC程序編制、測試、調(diào)試和文檔處理。程序由組織塊（OB）、功能塊（FB、FC）和數(shù)據(jù)塊（DB）構(gòu)成。其中，OB是PLC的主監(jiān)控掃描程序，用于控制程序的運行。FB、FC各個功能子程序塊，DB數(shù)據(jù)塊為存儲各運行數(shù)據(jù)區(qū)域。在本監(jiān)控系統(tǒng)中對各從站的DB塊進行了同一分類：DB1塊數(shù)據(jù)為采集的各參數(shù)原始值（未經(jīng)過量程或數(shù)據(jù)變換處理的值），DB2為經(jīng)過處理后的參數(shù)，DB10為人機界面與從站的交換數(shù)區(qū)。

3．2 上位機監(jiān)控軟件（主站）

上位機的操作系統(tǒng)為Windows2000 Profession—al，Profibus—DP通訊配置軟件為Siemens公司的Softnet PB和C0M Profibus．監(jiān)控軟件采用工控軟件— —北京亞控公司的組態(tài)王Kingview6．02．它集控制技術(shù)、人機界面技術(shù)、圖形技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身，含有實時數(shù)據(jù)報表、歷史數(shù)據(jù)報表、實時曲線、歷史曲線、報表查詢等控件，為工程技術(shù)人員提供很好的二次開發(fā)平臺。各功能畫面設(shè)計采用下拉式菜單，主要有3個從站設(shè)備模擬運行畫面、運行控制畫面，各從站實時數(shù)據(jù)報表、歷史數(shù)據(jù)查詢、實時運行曲線、歷史趨勢曲線等等。

4 、結(jié)語

該型設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)采用PrOfibu DP現(xiàn)場總線實現(xiàn)分布式控制，已可以在現(xiàn)場穩(wěn)定運行。實踐證明，采用該總線技術(shù)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，抗干擾能力強，降低了系統(tǒng)成本。

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