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PROFIBUS在水泥工業(yè)自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

作者: 時間:2012-06-01 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1 引言
  工業(yè)作為當(dāng)前國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一,在我國國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)重要地位。隨著計算機(jī)、通訊、網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)的飛速發(fā)展,工業(yè)的自動控制系統(tǒng)正向著智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化方向邁進(jìn)。作為一種正在發(fā)展的新技術(shù),正在迅速覆蓋從工廠的現(xiàn)場設(shè)備層到控制、管理的各個層次,既可以將一個現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)以及故障信息等送往控制室,又可將各種控制、維護(hù)、組態(tài)命令甚至現(xiàn)場設(shè)備的工作電源等送往各相關(guān)的現(xiàn)場設(shè)備,從而溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場控制設(shè)備之間及其更高控制管理層之間的聯(lián)系。
2 技術(shù)簡介
2.1 基本認(rèn)知
  現(xiàn)場總線是安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場設(shè)備、儀表與控制室內(nèi)的自動控制系統(tǒng)之間一種串行、數(shù)字式、多點通信的數(shù)據(jù)總線,它位于生產(chǎn)控制和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的低層,也稱為低層控制網(wǎng)絡(luò)。它與工廠的現(xiàn)場設(shè)備直接連接,將現(xiàn)場測量控制設(shè)備互聯(lián)為通信網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)不同網(wǎng)段、不同現(xiàn)場通信設(shè)備的信息共享;同時又將現(xiàn)場運(yùn)行的各種信號傳到遠(yuǎn)離現(xiàn)場的控制室,并進(jìn)一步與操作終端、上層控制管理網(wǎng)絡(luò)連接和信息共享。
2.2 現(xiàn)場總線的特點
  在傳統(tǒng)的模擬控制系統(tǒng)中,現(xiàn)場的儀表設(shè)備與控制室的控制器之間,通常采用一對一的物理連接,實現(xiàn)模擬信號的通訊。而在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中,現(xiàn)場的儀表設(shè)備多采用智能化設(shè)備,通訊方式由數(shù)字信號取代了模擬信號,只需一根電纜即可將多個現(xiàn)場設(shè)備的多個運(yùn)行參數(shù)傳人控制室,同時還可為多個設(shè)備提供電源,這樣不僅簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),節(jié)約了硬件投資,同時還便于安裝和維護(hù)。
   基于現(xiàn)場總線技術(shù)的控制系統(tǒng)具有如下特點:
  (1)系統(tǒng)開放性好,基于同一種總線協(xié)議的不同廠家的設(shè)備可以互連;
  (2)具有智能化和功能自治性;
 ?。?)可靠性高,抗干擾能力強(qiáng);
 ?。?)具有顯著的經(jīng)濟(jì)性,基于現(xiàn)場總線技術(shù)的控制系統(tǒng)可節(jié)省硬件投資和安裝費(fèi)用。
2.3 幾種主要現(xiàn)場總線技術(shù)
2.3.1 基金會現(xiàn)場總線(FF,F(xiàn)oundation Fieldbus)
  它以ISO/OSI開放系統(tǒng)互連模型為基礎(chǔ),取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層為FF通訊模型的相應(yīng)層次,并在應(yīng)用層上增加了用戶層。
2.3.2 Lon Works  采用了ISO/OSI模型的全部七層通訊協(xié)議,采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法,通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)計簡化為參數(shù)設(shè)置。支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻等多種通訊介質(zhì),是具有強(qiáng)勁實力的現(xiàn)場總線技術(shù)。
2.3.3 CAN總線
  CAN是控制局域網(wǎng)總線(Control Area Network)的簡稱,最早用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部件間的數(shù)據(jù)通信,其總線規(guī)范現(xiàn)已被ISO國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定為國際標(biāo)準(zhǔn),廣泛應(yīng)用在離散控制領(lǐng)域。其模型結(jié)構(gòu)只有三層,即只取OSI低層的物理層、數(shù)據(jù)鏈層和頂層的應(yīng)用層。
2.3.4 HART
  HART是Highway Addressable Remote Transducer的縮寫。特點是現(xiàn)在有模擬信號傳輸線上實現(xiàn)數(shù)字信號通信,屬于模擬系統(tǒng)向熟悉系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中的過渡性產(chǎn)品。
2.3.5 PROFIBUS
  是德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn),包含3種類型,即-DP、.FMS和Profibus.PA。該總線技術(shù)是以西門子公司為主的德國公司和研究所共同推出的。DP型用于分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)傳輸,適合于加工自動化領(lǐng)域的應(yīng)用。FMS意為現(xiàn)場信息規(guī)范,PROFIBUSFMS適用于紡織、樓字自動化、可編程控制器、低壓開關(guān)等。PA專為過程自動化設(shè)計,標(biāo)準(zhǔn)的本質(zhì)安全的傳輸協(xié)議,實現(xiàn)了IEC1158-2中規(guī)定的通訊規(guī)程,用于對安全性要求高的場合及由總線供電的站點。
  Profibus的傳輸速率為9.6kbps一12Mbps,最大傳輸距在12Mbps時為100m,1.5Mbps時為400m,可用中繼器延長至10km。其傳輸介質(zhì)可以是雙絞線,也可以是光纜,最多可連接127個站點,可實現(xiàn)總線供電和本質(zhì)安全防爆。Profibus現(xiàn)場總線協(xié)議的會員單位已有1000多家,支持該標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品有2O0余種,市場占有率已達(dá)20%左右。Profibus是世界上最成熟、市場占有率最高的一種現(xiàn)場總線。


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