基于PROFIBUS-DP的柔性制造監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

1 引言

　　隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快以及人們對(duì)產(chǎn)品多樣化需求的增加，使得機(jī)械制造業(yè)向多品種、小批量生產(chǎn)方式發(fā)展。為適應(yīng)這種需求的變化，必須大幅度提高產(chǎn)品制造的柔性和生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗和生產(chǎn)成本，以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System-FMS）正是在這種形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生的。 FMS是一項(xiàng)工程應(yīng)用技術(shù)，它的內(nèi)部組成根據(jù)使用目的而異，客觀上也難以有一個(gè)統(tǒng)一的模式。典型的FMS一般由加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)和控制與管理系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)的構(gòu)成框圖及功能特征如圖1所示。三個(gè)子系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成了一個(gè)制造系統(tǒng)的能量流（通過制造工藝改變工件的形狀和尺寸）、物料流（主要指工件流和刀具流）和信息流（制造過程的信息和數(shù)據(jù)處理）。

　　PROFIBUS是一種國(guó)際性的、開放式的現(xiàn)場(chǎng)總線，廣泛用于離散型、流程型自動(dòng)化系統(tǒng)以及樓宇、交通、電力等自動(dòng)化領(lǐng)域。根據(jù)其特點(diǎn)，可將PROFIBUS分為報(bào)文規(guī)范PROFIBUS- FMS（ Fieldbus Message Specification） 、分布設(shè)備PROFIBUS- DP（ Decentralized Periphery） 、過程自動(dòng)化PROFIBUS-PA（ Process Automation） 三個(gè)相互兼容的版本。而柔性制造系統(tǒng)就屬于流程型自動(dòng)化系統(tǒng)，本文重點(diǎn)探討基于現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS- DP的柔性制造監(jiān)視與控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

2 基于ROFIBUS-DP柔性制造監(jiān)控系統(tǒng)的通信

　　2.1 基于ROFIBUS-DP柔性制造監(jiān)控系統(tǒng)的組成

　　PROFIBUS-DP主要應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)，是一種高速（可達(dá)12Mbit/s） 和便宜的通信連接，它被設(shè)計(jì)為設(shè)備級(jí)自動(dòng)控制系統(tǒng)與分散的外圍設(shè)備之間的通信，可以承擔(dān)現(xiàn)場(chǎng)控制與監(jiān)控的通信任務(wù)，具有較高的性價(jià)比，是當(dāng)今實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)理想的總線技術(shù)。PROFIBUS-DP的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用了OSI 參考模型的第一層物理層，第二層數(shù)據(jù)鏈路層和用戶自己定義的用戶層，其中用戶層定義了用戶系統(tǒng)和各種設(shè)備可以調(diào)用的應(yīng)用功能以及詳細(xì)說明了各種PROFIBUS-DP設(shè)備的行為。PROFIBUS-DP是一個(gè)主站/從站（Master/ Slave）總線系統(tǒng)，主站決定總線的數(shù)據(jù)通信，當(dāng)主站得到總線控制權(quán)時(shí)，沒有外界請(qǐng)求也可以主動(dòng)發(fā)送信息，主站可以是PLC、PC 等;從站為外圍設(shè)備（典型的從站包括輸入/輸出裝置、閥門、驅(qū)動(dòng)器和測(cè)量發(fā)送器等），從站沒有總線控制權(quán)，僅當(dāng)接受到信息給予確認(rèn)或當(dāng)主站發(fā)出請(qǐng)求時(shí)向它發(fā)送信息。PROFIBUS-DP有多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線形，星形，環(huán)形等。該系統(tǒng)采用總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。