PROFIBUS在水泥工業(yè)自動控制系統(tǒng)中的應用

1 引言
　　水泥工業(yè)作為當前國民經濟支柱產業(yè)之一，在我國國民經濟中占據(jù)重要地位。隨著計算機、通訊、網絡等信息技術的飛速發(fā)展，水泥工業(yè)的自動控制系統(tǒng)正向著智能化、數(shù)字化和網絡化方向邁進。現(xiàn)場總線作為一種正在發(fā)展的新技術，正在迅速覆蓋從工廠的現(xiàn)場設備層到控制、管理的各個層次，既可以將一個現(xiàn)場設備的運行參數(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、組態(tài)命令甚至現(xiàn)場設備的工作電源等送往各相關的現(xiàn)場設備，從而溝通了生產過程現(xiàn)場控制設備之間及其更高控制管理層之間的聯(lián)系。
2 現(xiàn)場總線技術簡介
2．1 現(xiàn)場總線基本認知
　　現(xiàn)場總線是安裝在生產過程區(qū)域的現(xiàn)場設備、儀表與控制室內的自動控制系統(tǒng)之間一種串行、數(shù)字式、多點通信的數(shù)據(jù)總線，它位于生產控制和網絡結構的低層，也稱為低層控制網絡。它與工廠的現(xiàn)場設備直接連接，將現(xiàn)場測量控制設備互聯(lián)為通信網絡，實現(xiàn)不同網段、不同現(xiàn)場通信設備的信息共享；同時又將現(xiàn)場運行的各種信號傳到遠離現(xiàn)場的控制室，并進一步與操作終端、上層控制管理網絡連接和信息共享。
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)場的儀表設備多采用智能化設備，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)場設備的多個運行參數(shù)傳人控制室，同時還可為多個設備提供電源，這樣不僅簡化了系統(tǒng)結構，節(jié)約了硬件投資，同時還便于安裝和維護。
　　 基于現(xiàn)場總線技術的控制系統(tǒng)具有如下特點：
　　（1）系統(tǒng)開放性好，基于同一種總線協(xié)議的不同廠家的設備可以互連；
　?。?）具有智能化和功能自治性；
　?。?）可靠性高，抗干擾能力強；
　?。?）具有顯著的經濟性，基于現(xiàn)場總線技術的控制系統(tǒng)可節(jié)省硬件投資和安裝費用。
2．3 幾種主要現(xiàn)場總線技術
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，取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應用層為FF通訊模型的相應層次，并在應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，采用了面向對象的設計方法，通過網絡變量把網絡通訊設計簡化為參數(shù)設置。支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻等多種通訊介質，是具有強勁實力的現(xiàn)場總線技術。
2．3．3 CAN總線
　　CAN是控制局域網總線（Control Area Network）的簡稱，最早用于汽車內部測量與執(zhí)行部件間的數(shù)據(jù)通信，其總線規(guī)范現(xiàn)已被ISO國際標準組織制定為國際標準，廣泛應用在離散控制領域。其模型結構只有三層，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)轉變過程中的過渡性產品。
2．3．5 PROFIBUS
　　Profibus是德國國家標準DIN19245和歐洲標準EN50170的現(xiàn)場總線標準，包含3種類型，即Profibus-DP、Profibus．FMS和Profibus．PA。該總線技術是以西門子公司為主的德國公司和研究所共同推出的。DP型用于分散外設間的高速數(shù)據(jù)傳輸，適合于加工自動化領域的應用。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、低壓開關等。PA專為過程自動化設計，標準的本質安全的傳輸協(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，支持該標準的產品有2O0余種，市場占有率已達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。