基于PROFIBUS現(xiàn)場總線的回轉(zhuǎn)窯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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2.3 PROFIBUS現(xiàn)場總線存取協(xié)議
PROFIBUS-PA、FMS和DP均使用單一的總線存取協(xié)議，通過OSI參考模型的第2層實(shí)現(xiàn)，包括數(shù)據(jù)的可靠性、傳輸協(xié)議和報(bào)文處理。在PROFIBUS中，第2層稱為現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層(FDL，fieldbus data link)。介質(zhì)存取控制MAC(medium access control)具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦?，MAC必須確保在任何時(shí)刻只能有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，PROFIBUS總線存取協(xié)議包括主站之間的令牌傳遞方式與從站之間的主從方式，如圖2所示。
圖2 PROFIBUS總結(jié)存取協(xié)議
令牌傳遞程序保證了每個(gè)主站在一個(gè)確切規(guī)定的時(shí)間內(nèi)得到總線存取權(quán)(令牌)，令牌是一條特殊的電文，它在所有主站循環(huán)一周的最長時(shí)間是事先規(guī)定的，在PROFI- BUS中，令牌只在各主站之間通信時(shí)使用。
令牌調(diào)度原理是在多主網(wǎng)絡(luò)中令牌調(diào)度必須確保每個(gè)主站有足夠的時(shí)間完成它的通信任務(wù)，用戶組織全部目標(biāo)令牌循環(huán)時(shí)間(TTR)進(jìn)入所有主站的通信任務(wù)帳戶，每一個(gè)主站根據(jù)下式計(jì)算它接收令牌后完成它的通信任務(wù)的時(shí)間(TTH): TTH=TTR-TRR
其中，TTH為持有令牌時(shí)間;TTR為目標(biāo)令牌循環(huán)時(shí)間;TRR為實(shí)際令牌循環(huán)時(shí)間。
在總線運(yùn)行初建時(shí)，主站介質(zhì)存取控制MAC的任務(wù)是制定總線上的站點(diǎn)分配并建立邏輯環(huán)，在總線運(yùn)行期間，斷電或損壞的主站必須從環(huán)中排除，新上電的主站必須加入邏輯環(huán)。另外，總線存取控制保證令牌按地址升序在主站間傳送，各主站的令牌子具體保持時(shí)間取決于該令牌配置的循環(huán)時(shí)間。此外，PROFIBUS介質(zhì)存取控制的特點(diǎn)是監(jiān)測傳輸介質(zhì)及收發(fā)器是否損壞，檢查站點(diǎn)地址是否出錯(cuò)以及令牌錯(cuò)誤。
3 水泥回轉(zhuǎn)窯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 系統(tǒng)組成
根據(jù)工藝要求及水泥廠的實(shí)際情況，本文針對2000t/d新型干法水泥生產(chǎn)線，采用基于PROFIBUS-DP與PA網(wǎng)絡(luò)和Simens S7-300PLC實(shí)現(xiàn)現(xiàn)分散控制、集中管理的智能集成控制系統(tǒng)，在功能實(shí)現(xiàn)上分為三級，即現(xiàn)場總線級、中間通訊級和上層監(jiān)控、管理級，如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)組成
根據(jù)PROFIBUS總線存取協(xié)議，PROFIBUS總線可構(gòu)成三種系統(tǒng):純主一從系統(tǒng)、純主一主系統(tǒng)、混合系統(tǒng)?；旌舷到y(tǒng)由一級主站、二級主站和從站組成，提高了系統(tǒng)組態(tài)的靈活性。一級主站―中央控制器，在預(yù)定的信息周期中與分散的從站交換信息，完成總線通信的控制和管理任務(wù)，通常為PLC或PC機(jī)。二級主站為操作員工作站、編程器和操作面板等，完成各站點(diǎn)的數(shù)據(jù)讀寫、系統(tǒng)配置和故障診斷等操作。從站為傳感器、執(zhí)行部件、信息采集和發(fā)送設(shè)備等所有現(xiàn)場設(shè)備。多主站系統(tǒng)的主站之間按地址編號順序，沿上行方向傳送令牌，得到令牌的主站在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)擁有總線控制權(quán)，主從之間按主一從方式傳送信息。
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