基于PROFIBUS-DP總線技術(shù)的PLC與主從站間的通信

　　1 前言

　　目前在工業(yè)控制中大量使用的DCS系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中逐漸顯示出許多不足，工業(yè)生產(chǎn)過程中采用一對一連線，用電壓、電流的模擬信號進(jìn)行測量控制，或采用自封閉式的集散系統(tǒng)，難以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間以及系統(tǒng)與外界之間的信息交換，使自動化系統(tǒng)成為"信息孤島"，而且這些不足對DCS來講是無法從根本上得到解決。所以有必要考慮一個全新的控制系統(tǒng)，以解決目前DCS系統(tǒng)存在的問題，而現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，即FCS(Field Bus Control System),將是最好的選擇。

　　2 現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)

　　現(xiàn)場總線是將智能化現(xiàn)場設(shè)備、自動化系統(tǒng)通過"總線"連在一起，實(shí)現(xiàn)互操作。它的出現(xiàn)，促進(jìn)了現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，并且極大的加強(qiáng)了現(xiàn)場控制的功能，使過程控制系統(tǒng)具有開放性，并成為兼具測量、控制和過程診斷等綜合能力的控制系統(tǒng)。

　　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是基于底層控制網(wǎng)絡(luò)、開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的控制系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)相比，現(xiàn)場總線系統(tǒng)主要具有以下6個特點(diǎn):(1)信號傳輸數(shù)字化;(2)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一開放;(3)控制功能徹底分散;(4)系統(tǒng)可靠性高、可維護(hù)性好;(5)對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性;(6)降低了系統(tǒng)及工程成本。國際上現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)群雄并起，說明了這一技術(shù)的先進(jìn)性及其良好的發(fā)展前景。

　　除此以外，現(xiàn)場總線還有如下優(yōu)點(diǎn):第一，一條通訊線連接N臺控制設(shè)備或儀表，減少了安裝費(fèi)用，縮短了工程工期，易于維護(hù)，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，精度高;第二，互換性、互操作性好，不同制造廠生產(chǎn)的儀表可以互連;第三，控制分散，現(xiàn)場控制儀表不僅有檢測功能還有運(yùn)算和控制功能，使控制回路徹底分散。

　　3 PLC與主站

　　PLC是以微處理器為核心，把自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置，它既能改造傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品成為機(jī)電一體化新一代產(chǎn)品，又適用于生產(chǎn)過程控制，憑借其卓越的可靠性、抗干擾性和可編程性，目前已被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過程的自動控制中。本文主要介紹如何通過PROFIBUS-DP適配卡CP5611完成作為一類主站PLC與二類主站PC間的通信及PLC與從站間的連接問題。

　　PROFIBUS連接的系統(tǒng)由主站和從站組成。主站能控制總線，當(dāng)主站得到總線控制權(quán)時可以主動發(fā)送信息。主站又可分為一類主站和二類主站。一類主站是可決定總線的數(shù)據(jù)通信，當(dāng)主站得到總線控制權(quán)時，沒有外界請求也可以主動發(fā)送信息。二類主站是操作員工作站、編程器、操作員接口等，完成各站點(diǎn)的數(shù)據(jù)讀寫、系統(tǒng)配置、故障診斷等。從站為簡單的外圍設(shè)備，典型的從站為傳感器、執(zhí)行器及變送器，它們沒有總線控制權(quán)，僅對接收到的信息給予回答，或者主站發(fā)出請求時回送給該主站相應(yīng)的信息。典型的從站包括:輸入輸出裝置、閥門、驅(qū)動器和測量發(fā)送器。主站之間使用令牌環(huán)方式通信，主站與從站之間采用主－從方式通信。本文中的一類主站是指PLC，二類主站是通用PC機(jī)。其通信原理如圖1所示。