王艷芬

（山東省萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司自動(dòng)化部，山東 萊蕪 271104）

1 概述

過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS（ProcessField Bus）是上世紀(jì)80年代末，由歐洲13家大公司，如 SIEMENS、AEG、ABB等和5家研究所經(jīng)過(guò)2年多的努力而研究完成了德國(guó)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為DIN19245。德國(guó)科學(xué)技術(shù)部在總結(jié)上德國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，規(guī)范化、公開(kāi)化由各家公司自己定義的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以適應(yīng)上世紀(jì)90年代分布式計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展。

PROFIBUS（ProcessFieldBus）現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158，是目前國(guó)際上通用的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)之一，并以其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)、嚴(yán)格的認(rèn)證規(guī)范、開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)、眾多廠商的支持和不斷發(fā)展的應(yīng)用行規(guī)，成為現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)解決方案，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)已突破1000萬(wàn)個(gè)，在現(xiàn)場(chǎng)總線領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先。

2 PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線的構(gòu)成及特點(diǎn)

PROFIBUS-DP協(xié)議，用于傳感器和執(zhí)行器級(jí)的高速數(shù)據(jù)傳輸，其傳輸速率可達(dá)12 Mbps，一般構(gòu)成單主站系統(tǒng)，主站、從站間采用循環(huán)數(shù)據(jù)傳送方式工作。這種設(shè)計(jì)主要用于設(shè)備一級(jí)的高速數(shù)據(jù)傳送。在這一級(jí)，中央控制器(如PLC/PC)通過(guò)高速串行線與分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(如I/O、驅(qū)動(dòng)器等)進(jìn)行通信，與這些分散的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換多數(shù)是周期性的。

PROFIBUS-DP協(xié)議使用RS485傳輸技術(shù)。這種傳輸技術(shù)，安裝十分簡(jiǎn)單，總線結(jié)構(gòu)允許增加或移去站點(diǎn)，或者分步擴(kuò)展系統(tǒng)而不影響其他站的工作。傳輸速率為9.6kbps～12 Mbps。一旦系統(tǒng)安裝完畢，只能選定一種傳輸速率。在一根電纜段上可以連接32個(gè)站點(diǎn)，如果使用中繼器，總線上最多可以掛127個(gè)站點(diǎn)。

PROFIBUS總線具有系統(tǒng)體系的開(kāi)放性、互可操作性與互用性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性的特點(diǎn)。采用PROFIBUSDP總線技術(shù)，可以減少常規(guī)信號(hào)變換和處理裝置，減少系統(tǒng)電纜和安裝費(fèi)用，便于系統(tǒng)維護(hù)和進(jìn)一步擴(kuò)展，能夠有效提高控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性及控制精度。

3 Profibus-DP協(xié)議在寬厚板控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

寬厚板的工藝流程一般分為熱線和冷線，冷床之前統(tǒng)稱為熱線，冷床之后統(tǒng)稱為冷線。加熱爐通常為單獨(dú)一套控制系統(tǒng)。工藝流程中的每個(gè)設(shè)備區(qū)域，至少由一套PLC系統(tǒng)來(lái)完成工藝控制，二級(jí)控制系統(tǒng)來(lái)完成整套控制的工藝參數(shù)設(shè)定及調(diào)整，三級(jí)控制系統(tǒng)用于連接連鑄、煉鋼控制系統(tǒng)及企業(yè)ERP控制系統(tǒng)。寬厚板一級(jí)自動(dòng)控制系統(tǒng)通常分為兩級(jí)：過(guò)程控制級(jí)和設(shè)備控制級(jí)。過(guò)程控制級(jí)負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理和設(shè)備運(yùn)行過(guò)程監(jiān)控，設(shè)備控制級(jí)對(duì)液壓站、變頻器、操作的對(duì)象進(jìn)行控制。

下面以精軋機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)為例，來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下DP網(wǎng)的構(gòu)建。精軋機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)由一套TDC、一套S7-4OOPLC、兩臺(tái)開(kāi)發(fā)工控機(jī)通過(guò)高速以太網(wǎng)構(gòu)成本系統(tǒng)設(shè)備控制級(jí)的主干，同時(shí)TDC、PLC下設(shè)若干ET200S遠(yuǎn)程I／O從站，它們之間通過(guò)PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。而系統(tǒng)的過(guò)程控制級(jí)由一臺(tái)監(jiān)控服務(wù)器、一臺(tái)調(diào)試機(jī)及兩臺(tái)上位機(jī)通過(guò)高速以太網(wǎng)構(gòu)成。具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如上圖所示。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。傳統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)采用一對(duì)一的設(shè)備連線，按控制回路分別進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。位于現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量變送器與位于控制室的控制器之間，控制器與位于現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行器、開(kāi)關(guān)、馬達(dá)之間均存在不同的一對(duì)一連線?，F(xiàn)場(chǎng)總線是一種多個(gè)網(wǎng)段、多種通信介質(zhì)和多種通信速率的控制網(wǎng)絡(luò)。它可與上層的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)（Intranet）、因特網(wǎng)（Internet）相連，且大多位于生產(chǎn)控制和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的底層，因而稱之為現(xiàn)場(chǎng)總線。現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用使它從傳統(tǒng)的工業(yè)控制領(lǐng)域向工程現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)方面發(fā)展，現(xiàn)在已進(jìn)入到過(guò)去不存在的工程控制方面，如住宅小區(qū)的安全監(jiān)控，智能大廈的景觀燈光控制管理等方面。

[1]《計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)》韓兵

[2]《計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)的功能開(kāi)發(fā)與應(yīng)用》劉青山 等《齊魯石油化工》2006年第34卷

[3]《計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)在連續(xù)式加熱爐中應(yīng)用》趙云飛 等《邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)》2004年2月第21卷 第1期