基于PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的鍋爐控制系統(tǒng)
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典型的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該是三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、車間監(jiān)控層和工廠管理層。然而傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)是采用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制器之間一對(duì)一的連接，此時(shí)信號(hào)的集成能力不強(qiáng)，開放性差，可靠性低，因而在此基礎(chǔ)上現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)場(chǎng)總線沖破自動(dòng)化信息孤島的僵局，為企業(yè)控制信息與管理信息的集成創(chuàng)造了條件。
隨著控制、計(jì)算機(jī)通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)正發(fā)生巨大的變化。通過現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)三電(電氣，儀表，計(jì)算機(jī))集成，將基礎(chǔ)自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)、過程和管理控制系統(tǒng)連接在一起，是目前自動(dòng)控制領(lǐng)域的發(fā)展方向。本文將介紹某集中供熱鍋爐房自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，通過采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，有效地解決了三電集成問題。
二﹑集中供熱鍋爐房自動(dòng)化控制系統(tǒng)
集中供熱鍋爐房自動(dòng)化控制系統(tǒng)由基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)﹑過程與管理控制系統(tǒng)組成。通過ProfiBus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中儀表﹑電氣控制系統(tǒng)的通信；同時(shí)還可以采用以太網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)和過程與管理控制系統(tǒng)之間的通信?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)圖見下：
（1）基礎(chǔ)控制系統(tǒng)
PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)集成的最底層，主要是連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如分散式I/O、傳感器、驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行器等。主站（PLC、PC機(jī)等）負(fù)責(zé)總線通信管理及所有從站通信。本系統(tǒng)選用S7-315-2DP PLC處理器作為主站，符合EN51070標(biāo)準(zhǔn)，提供的通信功能包括MPI、DP；使用S7-200 PLC連接到PROFIBUS-DP網(wǎng)上作為從站，一方面主站將控制數(shù)據(jù)（如電機(jī)速度設(shè)定、傳感器溫度、壓力設(shè)定、接觸器吸合及斷開等）發(fā)送到傳動(dòng)裝置；另一方面?zhèn)鲃?dòng)裝置的數(shù)據(jù)（如電機(jī)轉(zhuǎn)速、傳感器流量、溫度、壓力、接觸器觸點(diǎn)的通斷等）通過通信傳送到主站PLC指定的寄存器地址；ET200B遠(yuǎn)程I/O從站主要接受水系統(tǒng)及上煤系統(tǒng)數(shù)據(jù)。
?。?）過程監(jiān)控系統(tǒng)
過程監(jiān)控層由操作臺(tái)計(jì)算機(jī)、控制臺(tái)計(jì)算機(jī)、PLC加以太網(wǎng)卡等組成工業(yè)以太網(wǎng)，操作臺(tái)計(jì)算機(jī)利用組態(tài)軟件WINCC實(shí)現(xiàn)對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督控制，基礎(chǔ)控制層將來自生產(chǎn)第一線的數(shù)據(jù)傳送到控制室，置于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行控制及計(jì)算、動(dòng)態(tài)顯示參數(shù)、報(bào)警及歷史數(shù)據(jù)保存；操作臺(tái)計(jì)算機(jī)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)送到服務(wù)器的關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，進(jìn)行保存和數(shù)據(jù)處理。
?。?）生產(chǎn)管理系統(tǒng)
管理層采用通用的TCP/IP協(xié)議，上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)可直接通過訪問服務(wù)器來了解現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，也可將生產(chǎn)調(diào)度、計(jì)劃、等信息登記成為信息管理系統(tǒng)。
三﹑ProfiBus DP 通信
PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線是國際性的開放性現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，是一種符合IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線，不論是在自動(dòng)化儀表中還是在配電馬達(dá)控制中心系統(tǒng)中的應(yīng)用均日益廣泛。PROFIBUS-DP經(jīng)過優(yōu)化的高速、廉價(jià)的通信連接，是專門用于自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備及分散的I/O之間的通信網(wǎng)絡(luò)。
PROFIBUS-DP用于基礎(chǔ)控制層的高速數(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。ProfiBus DP 的基本特性為：
?。?）速率
在一個(gè)有著32個(gè)站點(diǎn)的分布系統(tǒng)中，PROFIBUS-DP對(duì)所有站點(diǎn)傳送512bps輸入和512bps輸出，在12Mbps時(shí)只需1ms。
（2）診斷功能
經(jīng)過擴(kuò)展的PROFIBUS-DP診斷能對(duì)故障快速定位。診斷信息在總線上傳輸并由主站采集。診斷信息分3級(jí)：本站診斷操作、模塊診斷操作和通過診斷操作。
?。?）傳輸
RS-485制式雙絞線，雙線電纜或光纜。
?。?）總線存取
支持單主或多主系統(tǒng)。各主站間令牌傳遞，主站與從站間為主-從傳送。
（5）線形、星形、環(huán)形以及可選的光纖雙環(huán)形冗余。
PROFIBUS-DP的上述特點(diǎn)使其在工業(yè)電氣自動(dòng)化領(lǐng)域占據(jù)了重要的地位。
本系統(tǒng)中ProfiBus DP總線完成PC與各設(shè)備之間的通信，并采用主從方式通信：主機(jī)(S7-315-2DP PLC)作為ProfiBus DP主站，以輪詢方式對(duì)下屬各從站(如ET200B﹑S7-200 PLC等)進(jìn)行定周期掃描和讀寫。主機(jī)通過ProfiBus DP總線將指令傳送到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)，并將各設(shè)備返回的狀態(tài)信號(hào)從對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)取出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)下屬每個(gè)設(shè)備的監(jiān)控。
本系統(tǒng)采用ProfiBus總線實(shí)現(xiàn)通信，是基于以下三點(diǎn)因素：
?、潘俣确矫娴目紤]。雖然通信速度快慢與使用介質(zhì)的長(zhǎng)度﹑類型和站點(diǎn)數(shù)量及數(shù)據(jù)傳送量等因素有關(guān)。但我們注意到ProfiBus的數(shù)據(jù)傳輸率最快可達(dá)12Mbps。
?、普{(diào)試和維護(hù)方面的考慮。ProfiBus總線，已被廣泛的采用。企業(yè)的設(shè)計(jì)人員﹑管理人員及技術(shù)人員對(duì)該總線的調(diào)試以及維護(hù)有一定了解，故傾向于采用ProfiBus現(xiàn)場(chǎng)總線的方案。
⑶系統(tǒng)可擴(kuò)展方面的考慮。在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域，不管是直流還是交流的傳動(dòng)裝置，大多支持ProfiBus通信，為以后系統(tǒng)升級(jí)或擴(kuò)容的方便起見，我們采用ProfiBus現(xiàn)場(chǎng)總線。
四﹑結(jié)語
基于PROFIBOS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，不僅可提高工業(yè)自動(dòng)化的水平，最大限度地提高生產(chǎn)效率，還可以將經(jīng)營(yíng)、管理和其它生產(chǎn)活動(dòng)聯(lián)系在一起；可逐步實(shí)現(xiàn)工廠管理與控制一體化，達(dá)到生產(chǎn)的柔性及自適應(yīng)性。
根據(jù)以上系統(tǒng)方案，通過硬件設(shè)計(jì)﹑軟件編程﹑施工﹑調(diào)試及試運(yùn)行后已投入生產(chǎn)﹑效果良好
參考文獻(xiàn):
[1].PLCdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/PLC_1248813.html.
[2].RS-485datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RS-485_584821.html.
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