現(xiàn)場總線模塊與DCS軟件的集成

1 引言

我廠新建的硫磺回收裝置是一個規(guī)模較小的裝置，出于建設(shè)成本方面的考慮，我們設(shè)計將mtl公司的基于過程i/o的現(xiàn)場總線模塊與foxboro公司的dcs控制系統(tǒng)結(jié)合，達到了較高的費效比。

現(xiàn)將系統(tǒng)的設(shè)計思路簡述如下:

mtl公司的i/o模塊是符合profibus標(biāo)準(zhǔn)的過程i/o模塊，它的特點是在現(xiàn)場安裝，從而節(jié)省電纜、降低成本，而且防爆、耐腐蝕。

foxboro公司的i/a｀s是功能強大的dcs系統(tǒng)，其micro-i/a工作站提供了與其它廠商協(xié)議的通訊接口。

將兩家的產(chǎn)品集成，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，組成一個造價低、功能強的集中分散控制系統(tǒng)是我們的目標(biāo)。

2 profibus總線技術(shù)

2.1 profibus的主要特點

（1） 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(biāo)準(zhǔn)。廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通電力等其他領(lǐng)域自動化。

（2） profibus由三個兼容部分組成，即profibus-dp（ decentralized periphery）、profibus- pa（process automation）和profibus-fms （field bus message specification）。

（3） profibus - dp:是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式i/o的通信。使用profibus-dp可取代辦24vdc或4-20ma信號傳輸。

（4） profibus是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)。可實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。

（5） 與其它現(xiàn)場總線系統(tǒng)相比，profibus的最大優(yōu)點在于具有穩(wěn)定的國際標(biāo)準(zhǔn)en50170作保證，并經(jīng)實際應(yīng)用驗證具有普遍性。目前已應(yīng)用的領(lǐng)域包括加工制造、過程控制和自動化等。profibus開放性和不依賴于廠商的通信的設(shè)想，已在10多萬成功應(yīng)用中得以實現(xiàn)。市場調(diào)查確認，在德國和歐洲市場中profibus占開放性工業(yè)現(xiàn)場總線系統(tǒng)的市場超過40％。profibus有國際著名自動化技術(shù)裝備的生產(chǎn)廠商支持，它們都具有各自的技術(shù)優(yōu)勢并能提供廣泛的優(yōu)質(zhì)新產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)。

2.2 profibus協(xié)議結(jié)構(gòu)

profibus協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)iso7498國際標(biāo)準(zhǔn)，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（osi）作為參考模型。該模型共有七層。

profibus－dp:定義了第一、二層和用戶接口，第一層為物理層，第二層為數(shù)據(jù)鏈路層，第三～六層末使用，第七層為應(yīng)用層。第三到七層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細說明了各種不同profibus－dp設(shè)備的設(shè)備行為。

2.3 profibus傳輸技術(shù)

（1） profibus提供了三種數(shù)據(jù)傳輸類型:

（a） 用于dp和fms的rs485傳輸。

（b） 用于pa的iec1158-2傳輸。

（c） 光纖

（2） 用于dp/fms的rs485傳輸技術(shù)

rs-485傳輸是profibus最常用的一種傳輸技術(shù)。這種技術(shù)通常稱之為h2。采用的電纜是屏蔽雙絞銅線。

2.4 rs－485傳輸設(shè)備安裝要點

（1） 全部設(shè)備均與總線連接。

（2） 每個分段上最多可接32個站（主站或站）。

（3） 每段的頭和尾各有一個總線終端電阻，確保操作運行不發(fā)生誤差。兩個總線終端電阻必須永遠有電源。

（4） 當(dāng)分段站超過32個時，必須使用中繼器連接各段總線。串聯(lián)的中繼器一般不超過3個。中繼器沒有站地址，但被計算在每段的最多站數(shù)中。

（5） 電纜最長長度取決于傳輸速率。如使用a型電纜，則傳輸速率與長度如表



（6） a型電纜參數(shù): 阻抗:135-165ω 電容:＜30 pf/m 回路電阻:110ω;導(dǎo)線面積:0.64mm2＞0.34mmω

（7） rs-485的傳輸技術(shù)的profibus網(wǎng)絡(luò)最好使用9針d型插頭?！　?BR>
（8） 當(dāng)連接各站時，應(yīng)確保數(shù)據(jù)線不要擰絞，系統(tǒng)在高電磁發(fā)射環(huán)境（如汽車制造業(yè)）下運行應(yīng)使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可提高電磁兼容性（emc）。

（9） 如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應(yīng)在兩端與保護接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來覆蓋，以保持良好的傳導(dǎo)性。另外建議數(shù)據(jù)線必須與高壓線隔離。

（10） 超過500k bit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率時應(yīng)避免使用短截線段，應(yīng)使用市場上現(xiàn)有的插頭可使數(shù)據(jù)輸入和輸出電纜直接與插頭連接，而且總線插頭連接可在任何時候接通或斷開而并不中斷其它站的數(shù)據(jù)通信。

2.5 profibus控制系統(tǒng)組成

（1） 一類主站:指plc、pc或可做一類主站的控制器。主要完成總線通信控制與管理。（2） 二類主站

a） 分散式i/o（非智能型i/o）:通常由電源部分、通信適配器部分和接線端子部分組成。分散式i/o不具有程序存儲和程序執(zhí)行功能，通信適配器部分接收主站指令，按主站指令驅(qū)動i/o，并將i/o輸入及故障診斷等住處返回給主站。通常分散型i/o是由主站統(tǒng)一編址，這樣在主站編程時使用分散式i/o與使用主站的i/o沒有什么區(qū)別。