Profibus-DP和Ethernet構(gòu)建的工控網(wǎng)在連鑄機中的應(yīng)用

O 引言
　　現(xiàn)場總線Profibus現(xiàn)場級一方面能滿足生產(chǎn)過程中傳感器／執(zhí)行器領(lǐng)域的通信需求，另一方面又具有單元級領(lǐng)域的所有網(wǎng)絡(luò)通信功能，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場級控制設(shè)備之間及其與更高管理之間的聯(lián)系。將現(xiàn)場總線技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)結(jié)合起來運用于工業(yè)控制系統(tǒng)中，可實現(xiàn)從控制級到現(xiàn)場級通信的一致。
　　濟鋼第三煉鋼廠連鑄區(qū)域就是利用Profibus—DP和Ethemet組建成了測控管一體化的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。整個控制網(wǎng)絡(luò)分為3層：第一層為現(xiàn)場控制層，采用PLC和Profibus現(xiàn)場總線進行控制；第2層為過程監(jiān)控層，采用工業(yè)控制計算機和帶以太網(wǎng)通信模塊的PLC組成工業(yè)以太網(wǎng)，監(jiān)控系統(tǒng)采用FactoryHnk軟件；第3層為生產(chǎn)管理層。整個系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

1 現(xiàn)場控制層
　　現(xiàn)場總線Profibus的結(jié)構(gòu)是透明的和開放的，已成為事實上的國際公認標準（現(xiàn)場總線Profibus是國際標準ⅢC 61158的組成部分TypeⅢ）。它由3部分組成：P～flbu$一DP（分散型外圍設(shè)備）；Profibus-FMS（現(xiàn)場總線報文規(guī)范）；P 6bus—PA（過程自動化）。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24VDC或4～20mA信號傳輸。Profibus—DP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（眥）程序循環(huán)時間短。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外，Profibus—DP還提供智能化設(shè)備所需的非周期性通信以進行組態(tài)、診斷和報警處理。
　　整個連鑄區(qū)域分為4大主站及單體設(shè)備部分，每個主站均采用獨立的西門子s7—400 P 控制?，F(xiàn)場控制設(shè)備還有西門子ET200M分布式I／O、SIEMENS變頻器和C7等現(xiàn)場智能設(shè)備。PLC和現(xiàn)場設(shè)備的通信均采用Pmfibus—DP。Profibus已集成在Simatic s7系統(tǒng)內(nèi)部。分散連接的I／O外圍設(shè)備通過DP協(xié)議由Step7組態(tài)工具全部集成在系統(tǒng)中，亦即在組態(tài)和編程階段就把分散的I／O設(shè)備作為類似于在中心子機架或擴展機架中本地連接的I／O來對待。同樣的道理適用于故障診斷和報警。Simatic s7 DP從站起著類似于集中插入的I／O模塊的作用。Simatic s7提供集成的或插入的Profibus—DP接口用于連接有更復(fù)雜功能的現(xiàn)場設(shè)備（例如變頻器、觸摸屏等）。由于Profibus第1層、第2層的特性和內(nèi)部系統(tǒng)s7的通信功能，可以將編程器（PG）、PC、HMI等設(shè)備與Simatic s7 Profibus—DP系統(tǒng)連接。
　　一個完整的Profibus—DP網(wǎng)絡(luò)由以下幾部分組成（圖2）：主控器（PLC）；現(xiàn)場I／O模塊（ET200），用于連接各種現(xiàn)場裝置；其他智能裝置，如變頻器、觸摸屏等；網(wǎng)絡(luò)附件（交換機等）。它能夠直接完成設(shè)備的順序、聯(lián)鎖、閉環(huán)控制，實現(xiàn)過程參數(shù)的采集以及報警功能。