第9章基于現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus的網(wǎng)絡(luò)

1、第九章第九章 基于現(xiàn)場(chǎng)總線基于現(xiàn)場(chǎng)總線ProfibusProfibus的網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 現(xiàn)場(chǎng)總線（現(xiàn)場(chǎng)總線（FieldbusFieldbus）技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制設(shè)備數(shù)字化通信的）技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制設(shè)備數(shù)字化通信的一種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)層網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；是一次工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備通信的數(shù)字一種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)層網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；是一次工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備通信的數(shù)字化革命?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可使用一條通信電纜將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（智能化、化革命?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可使用一條通信電纜將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（智能化、帶有通信接口）連接，用數(shù)字化通信代替帶有通信接口）連接，用數(shù)字化通信代替4-20mA/24VDC4-20mA/24VDC信號(hào)，完成信

2、號(hào)，完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制、監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程參數(shù)化等功能?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制、監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程參數(shù)化等功能。 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)數(shù)字化通信技術(shù)，使基于現(xiàn)場(chǎng)總線的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)數(shù)字化通信技術(shù)，使自控系統(tǒng)與設(shè)備加入工廠信息網(wǎng)絡(luò)，自控系統(tǒng)與設(shè)備加入工廠信息網(wǎng)絡(luò)， 構(gòu)成企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)底層，使構(gòu)成企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)底層，使企業(yè)信息溝通的覆蓋范圍一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。在企業(yè)信息溝通的覆蓋范圍一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。在CIMSCIMS系統(tǒng)中，現(xiàn)系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)總線是工廠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備的延伸，是支撐現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車場(chǎng)總線是工廠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備的延伸，是支撐現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)信息集成的技術(shù)基礎(chǔ)。間級(jí)信息集成的技術(shù)基礎(chǔ)。

3、 本章簡(jiǎn)要介紹了本章簡(jiǎn)要介紹了PROFIBUSPROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線的基本組成及特點(diǎn)，并著重以現(xiàn)場(chǎng)總線的基本組成及特點(diǎn)，并著重以SIEMENSSIEMENS系列產(chǎn)品為例介紹系列產(chǎn)品為例介紹PROFIBUSPROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)計(jì)及實(shí)際應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)計(jì)及實(shí)際應(yīng)用。9.1 PROFIBUS9.1 PROFIBUS的設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)方法 PROFIBUS PROFIBUS自自19841984年開始研制，經(jīng)過十多年的開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用，年開始研制，經(jīng)過十多年的開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用，它已成為歐洲首屈一指的開放式現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。目前它已成為歐洲首屈一指的開放式現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。目前PNOPNO（Profib

4、usProfibus用戶組織）已擁有用戶組織）已擁有600600多個(gè)成員，生產(chǎn)近千種產(chǎn)品。多個(gè)成員，生產(chǎn)近千種產(chǎn)品。ProfibusProfibus產(chǎn)品在產(chǎn)品在歐洲市場(chǎng)占有率大于歐洲市場(chǎng)占有率大于4040，其主要應(yīng)用領(lǐng)域有：，其主要應(yīng)用領(lǐng)域有：制造業(yè)自動(dòng)化：汽車制造（機(jī)器人、裝配線、沖壓線等）、制造業(yè)自動(dòng)化：汽車制造（機(jī)器人、裝配線、沖壓線等）、 造紙、紡織。造紙、紡織。過程控制自動(dòng)化：石化、制藥、水泥、食品、啤酒。過程控制自動(dòng)化：石化、制藥、水泥、食品、啤酒。電力：發(fā)電、輸配電。電力：發(fā)電、輸配電。樓宇：空調(diào)、風(fēng)機(jī)、照明。樓宇：空調(diào)、風(fēng)機(jī)、照明。鐵路交通：信號(hào)系統(tǒng)。鐵路交通：信號(hào)系統(tǒng)。 PR

5、OFIBUSPROFIBUS是一種國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)是一種國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，它包含商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，它包含PROFIBUS DPPROFIBUS DP、PROFIBUS PROFIBUS PAPA和和PROFIBUS FMSPROFIBUS FMS三種類型，如圖三種類型，如圖9.19.1所示。其中所示。其中PROFIBUS DPPROFIBUS DP和和PROFIBUS PAPROFIBUS PA面向現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制，面向現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制，PROFIBUS FMSPROFIBUS FMS面向車間級(jí)控制和管理。面向車間級(jí)控制和管理。 Profibus-PA Pr

6、ofibus-FMS MMS,TCP/IP Backbone 區(qū)域控制器 CNC PC/VME HOST VME /PC PLC PLS 驅(qū)動(dòng)器 輸入 輸出 傳感器 現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備 變送器 現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備 工廠級(jí) 車間級(jí) 現(xiàn)場(chǎng)級(jí) Profibus-DP 圖9.1 Profibus網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) PROFIBUS PROFIBUS通信協(xié)議的基礎(chǔ)是通信協(xié)議的基礎(chǔ)是ISO/OSIISO/OSI的七層網(wǎng)絡(luò)參考模型，這兩的七層網(wǎng)絡(luò)參考模型，這兩種協(xié)議采用相同的介質(zhì)存取協(xié)議（第二層）和傳輸技術(shù)（第一種協(xié)議采用相同的介質(zhì)存取協(xié)議（第二層）和傳輸技術(shù)（第一層）。表層）。表9-19-1所描述的是與所描述的是與OSIO

7、SI參考模型相對(duì)照的參考模型相對(duì)照的PROFIBUSPROFIBUS協(xié)議結(jié)協(xié)議結(jié)構(gòu)。構(gòu)。表9-1 PROFIBUS 協(xié)議結(jié)構(gòu)OSI模型FMSDPPA用戶層FMS設(shè)備行規(guī)DP 行規(guī)PA行規(guī) DP擴(kuò)展DP基本功能7應(yīng)用層現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范(FMS)未使用6表示層未使用5會(huì)話層4傳送層3網(wǎng)絡(luò)層2數(shù)據(jù)鏈路層現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路(FDL)IEC接口1物理層RS 485 / 光纖IEC1158-2表9-1 PROFIBUS 協(xié)議結(jié)構(gòu)Profibus-DPProfibus-DP和和Profibus-FMSProfibus-FMS采用了相同的媒體訪問控制協(xié)議采用了相同的媒體訪問控制協(xié)議( (第第2 2層層) )和傳

8、輸技術(shù)和傳輸技術(shù)( (第第l l層層) )。Profibus-FMSProfibus-FMS第第1 1、2 2和和7 7層均加以定義，第層均加以定義，第3 36 6層沒有定義。第層沒有定義。第7 7層由現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范層由現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范(FMS)(FMS)和底層接口和底層接口(Lower Layer (Lower Layer InterfaceLLI)InterfaceLLI)組成。組成。Profibus-FMSProfibus-FMS包括了應(yīng)用協(xié)議，并向包括了應(yīng)用協(xié)議，并向用戶提供了廣泛選用的強(qiáng)有力的通信服務(wù)，用戶提供了廣泛選用的強(qiáng)有力的通信服務(wù)，LLILLI協(xié)調(diào)了不同的通協(xié)調(diào)了不同的通信

9、關(guān)系，并向信關(guān)系，并向FMSFMS提供不依賴設(shè)備第提供不依賴設(shè)備第2 2層的訪問方式。第層的訪問方式。第2 2層現(xiàn)場(chǎng)層現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路可完成總線訪問控制和數(shù)據(jù)的可靠性，它還為總線數(shù)據(jù)鏈路可完成總線訪問控制和數(shù)據(jù)的可靠性，它還為Profibus-FMSProfibus-FMS提供了提供了RS485RS485傳輸技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)，在多臺(tái)可傳輸技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)，在多臺(tái)可編程序控制器之間或一臺(tái)可編程控制器與多臺(tái)智能設(shè)備之間進(jìn)行編程序控制器之間或一臺(tái)可編程控制器與多臺(tái)智能設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的傳遞。數(shù)據(jù)和信息的傳遞。Profibus-PAProfibus-PA數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的P

10、rofibus-DPProfibus-DP協(xié)議，另外還使用協(xié)議，另外還使用了描述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備行為的了描述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備行為的PAPA規(guī)范，根據(jù)規(guī)范，根據(jù)IEC1158-2IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)，這種傳輸標(biāo)準(zhǔn)，這種傳輸技術(shù)可確保其本質(zhì)安全性，并使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過總線供電。使用分技術(shù)可確保其本質(zhì)安全性，并使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過總線供電。使用分段式耦合器，段式耦合器，Profibus-PAProfibus-PA設(shè)備能很方便地集成到設(shè)備能很方便地集成到Profibus-DPProfibus-DP網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上。絡(luò)上。 9.1.1 9.1.1 典型的典型的ProfiBus-FMSProfiBus-FMS系統(tǒng)系統(tǒng) Profibus-

11、FMS Profibus-FMS（Fieldbus Message SpecificationFieldbus Message Specification）用于解決車間級(jí)）用于解決車間級(jí)網(wǎng)絡(luò)控制和通訊任務(wù)，提供大量的諸如環(huán)境管理，變量存取，區(qū)網(wǎng)絡(luò)控制和通訊任務(wù)，提供大量的諸如環(huán)境管理，變量存取，區(qū)域管理，域管理，VFDVFD支持等通信服務(wù)。完成中等傳輸速度的循環(huán)和非循環(huán)支持等通信服務(wù)。完成中等傳輸速度的循環(huán)和非循環(huán)通信任務(wù)，用于紡織工業(yè)、樓宇自動(dòng)化、電氣傳動(dòng)、傳感器和執(zhí)通信任務(wù)，用于紡織工業(yè)、樓宇自動(dòng)化、電氣傳動(dòng)、傳感器和執(zhí)行器、低壓開關(guān)設(shè)備等一般的自動(dòng)化控制，一般構(gòu)成實(shí)時(shí)多主網(wǎng)行器、低壓開關(guān)

12、設(shè)備等一般的自動(dòng)化控制，一般構(gòu)成實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。絡(luò)系統(tǒng)。Profibus-FMSProfibus-FMS應(yīng)用層應(yīng)用層 Profibus-FMSProfibus-FMS應(yīng)用層提供了用戶使用的通信服務(wù)。這些服務(wù)包應(yīng)用層提供了用戶使用的通信服務(wù)。這些服務(wù)包括括 : :訪問變量訪問變量 程序傳遞程序傳遞 事件控制等事件控制等 Profibus-FMSProfibus-FMS應(yīng)用層包括兩部分：應(yīng)用層包括兩部分： 現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范(FMS)(FMS)，描述了通信對(duì)象和應(yīng)用服務(wù)，描述了通信對(duì)象和應(yīng)用服務(wù) 低層接口低層接口(LLI)(LLI)，F(xiàn)MSFMS服務(wù)到第二層的接口。服務(wù)到第二層的接

13、口。2. Profibus-FMS2. Profibus-FMS通信模型通信模型 Profibus-FMSProfibus-FMS利用通信關(guān)系將分散的應(yīng)用過程統(tǒng)一到一個(gè)共用的過利用通信關(guān)系將分散的應(yīng)用過程統(tǒng)一到一個(gè)共用的過程中。在應(yīng)用過程中，可用來通信的那部分現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備稱為虛擬現(xiàn)場(chǎng)程中。在應(yīng)用過程中，可用來通信的那部分現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備稱為虛擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備設(shè)備(VFD)(VFD)，在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與，在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與VFDVFD之間建立一個(gè)通信關(guān)系表，之間建立一個(gè)通信關(guān)系表，VFDVFD通通過通信關(guān)系表完成對(duì)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通信。通信關(guān)系表是過通信關(guān)系表完成對(duì)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通信。通信關(guān)系表是VFDVFD通信變通信

14、變量量( (如零件數(shù)、故障率、停機(jī)時(shí)間等如零件數(shù)、故障率、停機(jī)時(shí)間等) )的集合。的集合。3. 3. 通信對(duì)象與通信字典通信對(duì)象與通信字典 FMSFMS面向?qū)ο笸ㄐ?，它確認(rèn)五種靜態(tài)通信對(duì)象，即簡(jiǎn)單變量、數(shù)組、面向?qū)ο笸ㄐ?，它確認(rèn)五種靜態(tài)通信對(duì)象，即簡(jiǎn)單變量、數(shù)組、記錄、域和事件，還確認(rèn)兩種動(dòng)態(tài)通信對(duì)象：程序調(diào)用和變量表。記錄、域和事件，還確認(rèn)兩種動(dòng)態(tài)通信對(duì)象：程序調(diào)用和變量表。 每臺(tái)每臺(tái)FMSFMS設(shè)備的所有通信對(duì)象都填人對(duì)象字典設(shè)備的所有通信對(duì)象都填人對(duì)象字典(OD)(OD)中。對(duì)簡(jiǎn)單設(shè)備，中。對(duì)簡(jiǎn)單設(shè)備，ODOD可以預(yù)定義，對(duì)復(fù)雜設(shè)備，可以預(yù)定義，對(duì)復(fù)雜設(shè)備，ODOD可以在本地或遠(yuǎn)程通過組

15、態(tài)加到設(shè)可以在本地或遠(yuǎn)程通過組態(tài)加到設(shè)備中去。靜態(tài)通信對(duì)象進(jìn)入靜態(tài)對(duì)象字典，動(dòng)態(tài)通信對(duì)象進(jìn)入動(dòng)態(tài)備中去。靜態(tài)通信對(duì)象進(jìn)入靜態(tài)對(duì)象字典，動(dòng)態(tài)通信對(duì)象進(jìn)入動(dòng)態(tài)對(duì)象字典。每個(gè)對(duì)象均有一個(gè)唯一的索引，為避免非授權(quán)的訪問，對(duì)象字典。每個(gè)對(duì)象均有一個(gè)唯一的索引，為避免非授權(quán)的訪問，每個(gè)通信對(duì)象可選用訪問保護(hù)。每個(gè)通信對(duì)象可選用訪問保護(hù)。4. Profibus-FMS4. Profibus-FMS服務(wù)服務(wù) Profibus-FMSProfibus-FMS服務(wù)項(xiàng)目是服務(wù)項(xiàng)目是ISO 9506ISO 9506制造信息規(guī)范制造信息規(guī)范(Manufacturing (Manufacturing Message Sp

16、ecificationMMS)Message SpecificationMMS)服務(wù)項(xiàng)目的子集。這些服務(wù)項(xiàng)服務(wù)項(xiàng)目的子集。這些服務(wù)項(xiàng)目在現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用中已被優(yōu)化，而且還加上了通信對(duì)象的管理和目在現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用中已被優(yōu)化，而且還加上了通信對(duì)象的管理和網(wǎng)絡(luò)管理。網(wǎng)絡(luò)管理。 Profibus-FMSProfibus-FMS提供大量的管理和服務(wù)，滿足了不同設(shè)備對(duì)通信提提供大量的管理和服務(wù)，滿足了不同設(shè)備對(duì)通信提出的廣泛需求，通信項(xiàng)目的選用取決于不同的應(yīng)用，具體的應(yīng)用出的廣泛需求，通信項(xiàng)目的選用取決于不同的應(yīng)用，具體的應(yīng)用領(lǐng)域在領(lǐng)域在FMSFMS行規(guī)中規(guī)定。行規(guī)中規(guī)定。 5. Profibus-FMS5.

17、Profibus-FMS和和Profibus-DPProfibus-DP的混合操作的混合操作 FMSFMS和和DPDP設(shè)備在一條總線上進(jìn)行混合操作是設(shè)備在一條總線上進(jìn)行混合操作是ProfibusProfibus的一個(gè)主要的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)，兩個(gè)協(xié)議也可以同時(shí)在一臺(tái)設(shè)備上執(zhí)行，這些設(shè)備稱為混優(yōu)點(diǎn)，兩個(gè)協(xié)議也可以同時(shí)在一臺(tái)設(shè)備上執(zhí)行，這些設(shè)備稱為混合設(shè)備。之所以可能進(jìn)行混合操作是因?yàn)楹显O(shè)備。之所以可能進(jìn)行混合操作是因?yàn)镕MSFMS和和DPDP均使用統(tǒng)一的均使用統(tǒng)一的傳輸技術(shù)和總線訪問協(xié)議，不同的應(yīng)用功能是通過第傳輸技術(shù)和總線訪問協(xié)議，不同的應(yīng)用功能是通過第2 2層不同的層不同的服務(wù)訪問點(diǎn)來分開的。服務(wù)

18、訪問點(diǎn)來分開的。9.1.2 典型的典型的ProfiBus-PA系統(tǒng)系統(tǒng)1.Profibus-PA1.Profibus-PA的特性的特性(1)(1) 適合過程自動(dòng)化應(yīng)用的行規(guī)，使不同廠家生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有適合過程自動(dòng)化應(yīng)用的行規(guī)，使不同廠家生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有互操作性。互操作性。(2)(2) 即使在本質(zhì)安全地區(qū)，增加和拆除總線站點(diǎn)也不會(huì)影響其他站即使在本質(zhì)安全地區(qū)，增加和拆除總線站點(diǎn)也不會(huì)影響其他站點(diǎn)的正常運(yùn)行。點(diǎn)的正常運(yùn)行。(3)(3) 在過程自動(dòng)化的在過程自動(dòng)化的Profibus-PAProfibus-PA段與制造自動(dòng)化的段與制造自動(dòng)化的Profibus-DPProfibus-DP段段之間通過

19、耦合器連接，可實(shí)現(xiàn)兩段間的透明通信。之間通過耦合器連接，可實(shí)現(xiàn)兩段間的透明通信。(4)(4) 適用于適用于IECll58-2IECll58-2技術(shù)相同的雙絞線完成遠(yuǎn)程供電和數(shù)據(jù)傳送。技術(shù)相同的雙絞線完成遠(yuǎn)程供電和數(shù)據(jù)傳送。(5)(5) 在潛在爆炸危險(xiǎn)區(qū)可使用本質(zhì)安全防爆型或非本質(zhì)安全。在潛在爆炸危險(xiǎn)區(qū)可使用本質(zhì)安全防爆型或非本質(zhì)安全。 Profibus-PAProfibus-PA允許在危險(xiǎn)場(chǎng)合，不影響其他站的情況下，維護(hù)允許在危險(xiǎn)場(chǎng)合，不影響其他站的情況下，維護(hù)和連接斷開設(shè)備。和連接斷開設(shè)備。2. Profibus-PA2. Profibus-PA傳輸協(xié)議傳輸協(xié)議 Profibus-PAPro

20、fibus-PA采用采用Profibus-DPProfibus-DP的基本功能來傳送測(cè)量值和狀態(tài)，的基本功能來傳送測(cè)量值和狀態(tài)，并用擴(kuò)展的并用擴(kuò)展的Profibus-DPProfibus-DP功能來制定現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的參數(shù)和進(jìn)行設(shè)備功能來制定現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的參數(shù)和進(jìn)行設(shè)備操作。操作。Profibus-PAProfibus-PA的第的第1 1層采用層采用IECll58-2IECll58-2技術(shù)，第技術(shù)，第2 2層和第層和第1 1層層之間的接口在之間的接口在DINl9245DINl9245系列標(biāo)準(zhǔn)的第系列標(biāo)準(zhǔn)的第4 4部分做出了規(guī)定。部分做出了規(guī)定。3. Profibus-PA3. Profibus-PA設(shè)備

21、行規(guī)設(shè)備行規(guī) Profibus-PAProfibus-PA行規(guī)保證了不同制造商所生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的互換行規(guī)保證了不同制造商所生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的互換性和互操作性，它是性和互操作性，它是Profibus-PAProfibus-PA的一個(gè)組成部分。行規(guī)的任務(wù)的一個(gè)組成部分。行規(guī)的任務(wù)是選用各種類型現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備真正需要通信的功能，并提供這些設(shè)備是選用各種類型現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備真正需要通信的功能，并提供這些設(shè)備功能和設(shè)備行為的一切必要規(guī)格。功能和設(shè)備行為的一切必要規(guī)格。 目前，目前，Profibus-PAProfibus-PA行規(guī)已對(duì)所有通用的測(cè)量變送器和其他一行規(guī)已對(duì)所有通用的測(cè)量變送器和其他一些設(shè)備類型作了大體規(guī)定，

22、如壓力、液壓、溫度和流量變送器；些設(shè)備類型作了大體規(guī)定，如壓力、液壓、溫度和流量變送器；數(shù)字量輸入和輸出；模擬量輸入和輸出；閥門、定位器等。數(shù)字量輸入和輸出；模擬量輸入和輸出；閥門、定位器等。4. Profibus-PA4. Profibus-PA與與Profibus-DPProfibus-DP的連接的連接 通過耦合器或鏈路設(shè)備將變送器、轉(zhuǎn)換器和定位器連接到通過耦合器或鏈路設(shè)備將變送器、轉(zhuǎn)換器和定位器連接到Profibus-DPProfibus-DP網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。 9.1.3 典型的典型的ProfiBus-DP系統(tǒng)系統(tǒng)1. Profibus-DP1. Profibus-DP的基本功能的基本功能

23、中央控制器中央控制器( (主站主站) )周期地讀取從站的輸入信息，并周期地向從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(shí)間必須要比中央控制器的程序循環(huán)時(shí)發(fā)送輸出信息?？偩€循環(huán)時(shí)間必須要比中央控制器的程序循環(huán)時(shí)間為短，在很多應(yīng)用場(chǎng)合，程序循環(huán)時(shí)間約為間為短，在很多應(yīng)用場(chǎng)合，程序循環(huán)時(shí)間約為lOmslOms。除了周期性。除了周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外，用戶數(shù)據(jù)傳輸外，Profibus-DPProfibus-DP還提供強(qiáng)有力的組態(tài)和診斷功能。還提供強(qiáng)有力的組態(tài)和診斷功能。數(shù)據(jù)通信是由主站和從站進(jìn)行監(jiān)控的。數(shù)據(jù)通信是由主站和從站進(jìn)行監(jiān)控的。 2. Profibus-DP2. Prof

24、ibus-DP系統(tǒng)配置和設(shè)備類型系統(tǒng)配置和設(shè)備類型 Profibus-DPProfibus-DP允許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)，這就為系統(tǒng)配置提允許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)，這就為系統(tǒng)配置提供了高度的靈活性。在同一條總線上最多可連接供了高度的靈活性。在同一條總線上最多可連接126126個(gè)站點(diǎn)個(gè)站點(diǎn)( (主站主站或從站或從站) )。系統(tǒng)配置的描述包括站數(shù)、站地址和輸入輸出地址。系統(tǒng)配置的描述包括站數(shù)、站地址和輸入輸出地址的分配、輸入輸出數(shù)據(jù)的格式、診斷信息的格式以及所使用的總的分配、輸入輸出數(shù)據(jù)的格式、診斷信息的格式以及所使用的總線參數(shù)。每個(gè)線參數(shù)。每個(gè)Profibus-DPProfibus-DP系統(tǒng)

25、可包括以下三種不同類型的設(shè)備系統(tǒng)可包括以下三種不同類型的設(shè)備: : DPDP主站類型主站類型1, DP1, DP主站類型主站類型2 2和和 DPDP從站。從站。9.2 9.2 基于現(xiàn)場(chǎng)總線基于現(xiàn)場(chǎng)總線ProfibusProfibus的應(yīng)用案例的應(yīng)用案例9.2.1 9.2.1 在制藥中的應(yīng)用在制藥中的應(yīng)用 1. 1. 控制系統(tǒng)改造項(xiàng)目需求和系統(tǒng)配置控制系統(tǒng)改造項(xiàng)目需求和系統(tǒng)配置（1 1）控制對(duì)象和基本需求）控制對(duì)象和基本需求 三效濃縮器的液位需要測(cè)量三效濃縮器的液位需要測(cè)量, ,因此因此 , ,需要配備需要配備3 3臺(tái)液位臺(tái)液位測(cè)量計(jì)以實(shí)現(xiàn)液位的監(jiān)測(cè)控制；測(cè)量計(jì)以實(shí)現(xiàn)液位的監(jiān)測(cè)控制； 另外，藥液

26、的密度是三效濃縮器裝置的最重要參數(shù)，另外，藥液的密度是三效濃縮器裝置的最重要參數(shù)，需配備需配備3 3臺(tái)在線密度計(jì)；臺(tái)在線密度計(jì)； 實(shí)現(xiàn)藥液密度的隨時(shí)監(jiān)測(cè)控制。實(shí)現(xiàn)藥液密度的隨時(shí)監(jiān)測(cè)控制。 根據(jù)整個(gè)生產(chǎn)裝置對(duì)控制系統(tǒng)的需求，將其分為三部根據(jù)整個(gè)生產(chǎn)裝置對(duì)控制系統(tǒng)的需求，將其分為三部分：三效濃縮和多能提取罐分：三效濃縮和多能提取罐PLCPLC監(jiān)控系統(tǒng)、全廠數(shù)據(jù)監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)、全廠數(shù)據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵設(shè)備電視監(jiān)視系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)儀表部分。視系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵設(shè)備電視監(jiān)視系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)儀表部分。(2)(2) 三效濃縮和多能提取罐三效濃縮和多能提取罐PLCPLC監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)配置和性能說明監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)配置和性能說明系

27、統(tǒng)輸入和輸出點(diǎn)數(shù)匯總：系統(tǒng)輸入和輸出點(diǎn)數(shù)匯總：2) 2) 系統(tǒng)配置說明：系統(tǒng)配置說明：根據(jù)本項(xiàng)目的需求，采用根據(jù)本項(xiàng)目的需求，采用SIEMENSSIEMENS公司具有世界先進(jìn)水平公司具有世界先進(jìn)水平的的S7-300 PLCS7-300 PLC控制系統(tǒng)。系統(tǒng)包括一個(gè)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)包括一個(gè)CPUCPU中央處理器；一個(gè)中央處理器；一個(gè)工程師兼操作員站；一個(gè)操作員站；和兩個(gè)分布式工程師兼操作員站；一個(gè)操作員站；和兩個(gè)分布式I/OI/O站。站。CPUCPU中央處理器選用中央處理器選用CPU315-2DPCPU315-2DP，它與分布式，它與分布式I/OI/O站站ET200MET200M的連接的連接通過通

28、過PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線連接，傳送速率高達(dá)現(xiàn)場(chǎng)總線連接，傳送速率高達(dá)12Mbit/S12Mbit/S。中。中央處理器與操作員站的通過央處理器與操作員站的通過MPIMPI網(wǎng)連接。工程師網(wǎng)連接。工程師 操作員站安裝操作員站安裝STEP 7STEP 7控制組態(tài)軟件包和操作員站組態(tài)和運(yùn)行軟件包。系統(tǒng)的控制組態(tài)軟件包和操作員站組態(tài)和運(yùn)行軟件包。系統(tǒng)的其他輔助設(shè)備還包括：機(jī)柜、操作臺(tái)、端子、電源打印機(jī)等。其他輔助設(shè)備還包括：機(jī)柜、操作臺(tái)、端子、電源打印機(jī)等。 3) 3) 三效濃縮和多能提取罐控制系統(tǒng)圖見圖三效濃縮和多能提取罐控制系統(tǒng)圖見圖9.29.2所示。所示。4) 4) 主

29、要技術(shù)性能說明主要技術(shù)性能說明控制站處理器的循環(huán)周期小于控制站處理器的循環(huán)周期小于200MS200MS。模擬量模擬量I/OI/O具有診斷功能，可以對(duì)輸入、輸出短路和斷路進(jìn)行報(bào)警。具有診斷功能，可以對(duì)輸入、輸出短路和斷路進(jìn)行報(bào)警。控制站具有故障診斷功能并能提示操作人員進(jìn)行維護(hù)?？刂普揪哂泄收显\斷功能并能提示操作人員進(jìn)行維護(hù)。控制器與控制器與I/OI/O之間的通訊采用之間的通訊采用PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP的現(xiàn)場(chǎng)總線，傳遞速率高達(dá)的現(xiàn)場(chǎng)總線，傳遞速率高達(dá)12M12M波特率，波特率，通訊距離達(dá)通訊距離達(dá)100M100M。STEP 7STEP 7可視化的編程環(huán)境可視化的編程環(huán)境, ,

30、標(biāo)準(zhǔn)的功能塊標(biāo)準(zhǔn)的功能塊, ,能非常簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)能非常簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)PIDPID等常規(guī)控制回路等常規(guī)控制回路和復(fù)雜的邏輯回路控制。和復(fù)雜的邏輯回路控制。STEP7STEP7的軟件包能實(shí)現(xiàn)在線下載、在線測(cè)試，并能監(jiān)測(cè)所有的內(nèi)部變量和系統(tǒng)硬的軟件包能實(shí)現(xiàn)在線下載、在線測(cè)試，并能監(jiān)測(cè)所有的內(nèi)部變量和系統(tǒng)硬件狀態(tài)。件狀態(tài)。STEP7 STEP7 的軟件包和的軟件包和WINCCWINCC的軟件包完全集成在一起，從而，所有的組態(tài)變量能在的軟件包完全集成在一起，從而，所有的組態(tài)變量能在操作站畫面中直接連接操作站畫面中直接連接 。 圖圖9.2 9.2 三效濃縮和多能提取罐控制系統(tǒng)圖三效濃縮和多能提取罐控制系統(tǒng)圖5)

31、 5) 主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo)控制器控制器CPU315-2DPCPU315-2DP的處理能力：位操作的處理能力：位操作0.30.3微秒微秒, ,浮點(diǎn)數(shù)操作浮點(diǎn)數(shù)操作5050微秒微秒, ,模擬量模擬量512512通道通道, ,數(shù)字量數(shù)字量81928192。數(shù)字輸入模塊數(shù)字輸入模塊 通道數(shù)：通道數(shù)：16;16;輸入電壓：輸入電壓：1 1：15-30VDC 015-30VDC 0：-3-5VDC;-3-5VDC;功耗：功耗：3.5W3.5W模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊 通道數(shù)：通道數(shù)：8/8/用于熱電阻測(cè)量時(shí)為用于熱電阻測(cè)量時(shí)為4 4輸入范圍和阻抗：輸入范圍和阻抗：+-80+-80毫伏毫伏/10M

32、/10M歐姆歐姆 +-250+-250毫伏毫伏/10M/10M歐姆歐姆 +-500+-500毫伏毫伏/10M/10M歐姆歐姆 +-1+-1伏伏/10M/10M歐姆歐姆 +-2 .5+-2 .5伏伏/10M/10M歐姆歐姆 +-5+-5伏伏/10M/10M歐姆歐姆 1515伏伏/100M/100M歐姆歐姆 +-10+-10伏伏/100M/100M歐姆歐姆 +10+10毫安毫安/25/25歐姆歐姆+3.2+3.2毫安毫安/25/25歐姆歐姆 +20+20毫安毫安/25/25歐姆歐姆 020020毫安毫安/25/25歐姆歐姆 420420毫安毫安/25/25歐姆歐姆 150150歐姆歐姆/10M/1

33、0M歐姆歐姆 300300歐姆歐姆/10M/10M歐姆歐姆 600600歐姆歐姆/10M/10M歐姆歐姆 E,N,J,K E,N,J,K 型熱電偶型熱電偶/10M/10M歐姆歐姆 Pt100/10MPt100/10M歐姆歐姆 Ni100/10MNi100/10M歐姆歐姆數(shù)字量輸出模塊數(shù)字量輸出模塊通道數(shù)：通道數(shù)：1616輸出電壓：輸出電壓：2424VDCVDC輸出電流：輸出電流：0.5A0.5A功耗：功耗：4 .9W4 .9W模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊通道數(shù)：通道數(shù)：4 4供電電壓：供電電壓：24VDC24VDC輸出電流：輸出電流：0-20MA0-20MA隔離：光電隔離隔離：光電隔離功耗：功

34、耗：4 .9W4 .9W6) 6) 對(duì)工作界面的要求對(duì)工作界面的要求接地系統(tǒng)接地系統(tǒng)系統(tǒng)保護(hù)接地電阻系統(tǒng)保護(hù)接地電阻=4=4，儀表接地電阻，儀表接地電阻=4=4。接地系統(tǒng)由。接地系統(tǒng)由需方提供。需方提供。系統(tǒng)電源系統(tǒng)電源220VAC220VAC+ +5VAC5VAC，5050+ +1Hz1Hz，由，由UPSUPS供電，供電，5KVA5KVA。電源系統(tǒng)由需。電源系統(tǒng)由需方提供。方提供。安裝環(huán)境安裝環(huán)境要求環(huán)境溫度范圍：要求環(huán)境溫度范圍：1040 1040 相對(duì)濕度：相對(duì)濕度：90%90%工作界面工作界面 供方和需方的工作界面為系統(tǒng)機(jī)柜的接線端子排，供方供方和需方的工作界面為系統(tǒng)機(jī)柜的接線端子排，

35、供方負(fù)責(zé)提供柜間通訊電纜，需負(fù)責(zé)提供柜間通訊電纜，需方負(fù)責(zé)系統(tǒng)就位和外部接線方負(fù)責(zé)系統(tǒng)就位和外部接線（供方檢查和確認(rèn)）。（供方檢查和確認(rèn)）。(3) (3) 電動(dòng)比例閥的調(diào)節(jié)、現(xiàn)場(chǎng)液位測(cè)量控制和藥液密度測(cè)量電動(dòng)比例閥的調(diào)節(jié)、現(xiàn)場(chǎng)液位測(cè)量控制和藥液密度測(cè)量三效濃縮器的控制主要通過手動(dòng)三效濃縮器的控制主要通過手動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)比例閥來操作的，操作調(diào)節(jié)電動(dòng)比例閥來操作的，操作不準(zhǔn)確也不方便，通過不準(zhǔn)確也不方便，通過PLCPLC控制系控制系統(tǒng)，利用統(tǒng)，利用SEMENSSEMENS專用的功能模塊專用的功能模塊可以實(shí)現(xiàn)閥門開度自動(dòng)控制，只可以實(shí)現(xiàn)閥門開度自動(dòng)控制，只要輸入閥門開度設(shè)定，閥門就會(huì)要輸入閥門開度設(shè)定，

36、閥門就會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)到設(shè)定位置；同時(shí)，操自動(dòng)調(diào)節(jié)到設(shè)定位置；同時(shí)，操作又保留了手動(dòng)控制供操作人員作又保留了手動(dòng)控制供操作人員選用。選用。 電動(dòng)比例閥操作畫面見圖電動(dòng)比例閥操作畫面見圖9.39.3所示。所示。2) 2) 液位的測(cè)量采用磁浮子液位計(jì)，實(shí)液位的測(cè)量采用磁浮子液位計(jì)，實(shí) 現(xiàn)液位的準(zhǔn)確控制；現(xiàn)液位的準(zhǔn)確控制； 磁浮子液位計(jì)的安裝和測(cè)量示意圖磁浮子液位計(jì)的安裝和測(cè)量示意圖 見見圖圖9.49.4。圖圖9.4 9.4 磁浮子液位計(jì)的安裝和測(cè)量示意圖磁浮子液位計(jì)的安裝和測(cè)量示意圖圖圖9.3 9.3 電動(dòng)比例閥操作畫面電動(dòng)比例閥操作畫面3)3) 液位控制可以采用兩種控制方案，根據(jù)工藝要求選用，控制方案

37、原理液位控制可以采用兩種控制方案，根據(jù)工藝要求選用，控制方案原理圖見圖圖見圖9.59.5、9.69.6所示。所示。 兩位式控制：兩位式控制： 連續(xù)連續(xù)PIDPID控制：控制： 4) 4) 藥液測(cè)量采用進(jìn)口在線密度計(jì)，實(shí)現(xiàn)密度的精確測(cè)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量。藥液測(cè)量采用進(jìn)口在線密度計(jì)，實(shí)現(xiàn)密度的精確測(cè)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量。 2. 2. 全廠數(shù)據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)全廠數(shù)據(jù)監(jiān)視系統(tǒng) 利用現(xiàn)有的工廠局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)畫面數(shù)據(jù)的全廠瀏覽功能，即廠內(nèi)的任一利用現(xiàn)有的工廠局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)畫面數(shù)據(jù)的全廠瀏覽功能，即廠內(nèi)的任一臺(tái)計(jì)算機(jī)都可瀏覽操作畫面、歷史趨勢(shì)、參數(shù)報(bào)警等。臺(tái)計(jì)算機(jī)都可瀏覽操作畫面、歷史趨勢(shì)、參數(shù)報(bào)警等。 控制邏輯 液位設(shè)定

38、范圍 液位測(cè)量值 電動(dòng)比例閥 圖圖9.5 9.5 兩位式控制方案原理圖兩位式控制方案原理圖 控制邏輯 液位設(shè)定范圍 液位測(cè)量值 電動(dòng)比例閥 PID控制 圖圖9.6 連續(xù)連續(xù)PIDPID控制方案原理圖控制方案原理圖9.2.2 9.2.2 在刨花板生產(chǎn)中的應(yīng)用在刨花板生產(chǎn)中的應(yīng)用1. 1. 工藝流程工藝流程 刨花板生產(chǎn)線是將木材打碎的刨片經(jīng)過加工，制成成品刨花板，該板廣刨花板生產(chǎn)線是將木材打碎的刨片經(jīng)過加工，制成成品刨花板，該板廣泛應(yīng)用在家具、裝修等行業(yè)。生產(chǎn)線的整個(gè)工藝控制過程包括拌膠、泛應(yīng)用在家具、裝修等行業(yè)。生產(chǎn)線的整個(gè)工藝控制過程包括拌膠、鋪裝、預(yù)壓、熱壓、鋸邊、剁板、砂光共七個(gè)主要工序。

39、工藝流程如鋪裝、預(yù)壓、熱壓、鋸邊、剁板、砂光共七個(gè)主要工序。工藝流程如圖圖9.79.7所示。所示。2. 2. 控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成及特點(diǎn)控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成及特點(diǎn) PLCPLC系統(tǒng)硬件構(gòu)成系統(tǒng)硬件構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)硬件構(gòu)成圖如圖整個(gè)系統(tǒng)硬件構(gòu)成圖如圖9.89.8所示。所示。圖圖9.7 9.7 工藝流程工藝流程(2) PLC(2) PLC系統(tǒng)特點(diǎn)系統(tǒng)特點(diǎn)1) 1) 信號(hào)分散處理、集中運(yùn)算、通訊速率高信號(hào)分散處理、集中運(yùn)算、通訊速率高2) 2) 操作員站和操作屏統(tǒng)一聯(lián)結(jié)在操作員站和操作屏統(tǒng)一聯(lián)結(jié)在DPDP現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線3) 3) 智能化模塊智能化模塊3. 3. 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成及特點(diǎn)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成及特點(diǎn) (

40、1) (1) 傳輸技術(shù)：傳輸技術(shù)：RS485RS485雙絞線，雙線電纜或光纜；波特率從雙絞線，雙線電纜或光纜；波特率從9.6kbit/s9.6kbit/s到到12Mbit/s12Mbit/s。(2) (2) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：線形、星形、環(huán)形。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：線形、星形、環(huán)形。(3) (3) 總線訪問方式：各主站間令牌傳遞，主站與從站間為主總線訪問方式：各主站間令牌傳遞，主站與從站間為主- -從傳遞；從傳遞；單主或多主系統(tǒng)；主單主或多主系統(tǒng)；主- -從設(shè)備，總線上最多站點(diǎn)數(shù)為從設(shè)備，總線上最多站點(diǎn)數(shù)為126126。(4) (4) 網(wǎng)絡(luò)傳輸距離：在網(wǎng)絡(luò)傳輸距離：在12 Mbit/s12 Mbit/s時(shí)，為時(shí)，

41、為100m 100m ；在；在187.5Kbit/s187.5Kbit/s時(shí)最大時(shí)最大距離為距離為1200m1200m；(5) (5) 冗余：采用光學(xué)鏈接模塊和光纖可組成冗余線路。冗余：采用光學(xué)鏈接模塊和光纖可組成冗余線路。(6) (6) 強(qiáng)大的三級(jí)診斷功能，強(qiáng)大的三級(jí)診斷功能，CPUCPU、模塊、通道診斷一應(yīng)俱全。、模塊、通道診斷一應(yīng)俱全。4. 4. 典型控制方案典型控制方案預(yù)壓機(jī)畫面預(yù)壓機(jī)畫面 5. 5. 工藝操作畫面工藝操作畫面(1) (1) 工藝操作畫面工藝操作畫面是工藝生產(chǎn)過程在計(jì)算機(jī)上的真實(shí)反映，根據(jù)生產(chǎn)要求，共建立了七幅主是工藝生產(chǎn)過程在計(jì)算機(jī)上的真實(shí)反映，根據(jù)生產(chǎn)要求，共建立了

42、七幅主要操作畫面：拌膠、鋪裝、預(yù)壓、熱壓、鋸邊、剁板與砂光，每幅畫面包要操作畫面：拌膠、鋪裝、預(yù)壓、熱壓、鋸邊、剁板與砂光，每幅畫面包括靜態(tài)設(shè)備畫面、現(xiàn)場(chǎng)傳感器狀態(tài)、產(chǎn)品性能動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、操作按鈕。拌膠括靜態(tài)設(shè)備畫面、現(xiàn)場(chǎng)傳感器狀態(tài)、產(chǎn)品性能動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、操作按鈕。拌膠操作畫面如圖操作畫面如圖9.109.10所示。所示。圖圖9.10 9.10 拌膠操作畫面拌膠操作畫面 (2) (2) 報(bào)警畫面報(bào)警畫面 該畫面一方面對(duì)重要的生產(chǎn)參數(shù)如產(chǎn)品厚度、重該畫面一方面對(duì)重要的生產(chǎn)參數(shù)如產(chǎn)品厚度、重量、電機(jī)電流等進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)超過正常范圍就立即進(jìn)量、電機(jī)電流等進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)超過正常范圍就立即進(jìn)行聲光報(bào)警，另外還對(duì)整個(gè)系

43、統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，如某個(gè)卡行聲光報(bào)警，另外還對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，如某個(gè)卡件通道有故障，系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，以便工程師盡快件通道有故障，系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，以便工程師盡快排除故障。排除故障。(3) (3) 系統(tǒng)診斷畫面系統(tǒng)診斷畫面 系統(tǒng)診斷畫面是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)硬件和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況系統(tǒng)診斷畫面是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)硬件和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，以便及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握系統(tǒng)情況。選進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，以便及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握系統(tǒng)情況。選定相應(yīng)控制器或模塊，即可查看詳細(xì)的診斷信息如模定相應(yīng)控制器或模塊，即可查看詳細(xì)的診斷信息如模塊通道、網(wǎng)絡(luò)接口、塊通道、網(wǎng)絡(luò)接口、DPDP設(shè)備狀態(tài)等。設(shè)備狀態(tài)等。 9.2.3 Profibus9.2.3 P

44、rofibus在污水處理控制系統(tǒng)中的應(yīng)用在污水處理控制系統(tǒng)中的應(yīng)用1. 1. 工藝簡(jiǎn)介工藝簡(jiǎn)介 SBRSBR污水處理控制系統(tǒng)如圖污水處理控制系統(tǒng)如圖 9.119.11所示，主要包括：所示，主要包括：進(jìn)水泵房控制系統(tǒng)、進(jìn)水泵房控制系統(tǒng)、旋流沉砂池控制系統(tǒng)、旋流沉砂池控制系統(tǒng)、主反應(yīng)池控制系統(tǒng)、主反應(yīng)池控制系統(tǒng)、出水泵房控制系統(tǒng)、出水泵房控制系統(tǒng)、鼓風(fēng)機(jī)房控制系統(tǒng)、鼓風(fēng)機(jī)房控制系統(tǒng)、脫水機(jī)房控制系統(tǒng)。脫水機(jī)房控制系統(tǒng)。 圖圖9.11 SBR9.11 SBR污水處理流程污水處理流程2. 2. 系統(tǒng)配置及說明系統(tǒng)配置及說明(1) (1) 總體控制要求及功能總體控制要求及功能1) 1) 控制操作：在中心

45、控制室能對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行在線實(shí)時(shí)控制，如啟?？刂撇僮鳎涸谥行目刂剖夷軐?duì)被控設(shè)備進(jìn)行在線實(shí)時(shí)控制，如啟停 某一設(shè)備，調(diào)節(jié)某些模擬輸出量的大小，在線設(shè)置某一設(shè)備，調(diào)節(jié)某些模擬輸出量的大小，在線設(shè)置PLCPLC的某些參數(shù)等。的某些參數(shù)等。2) 2) 顯示功能：用圖形實(shí)時(shí)地顯示各現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備的運(yùn)行工況，以及各現(xiàn)顯示功能：用圖形實(shí)時(shí)地顯示各現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備的運(yùn)行工況，以及各現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)參數(shù)。場(chǎng)的狀態(tài)參數(shù)。3) 3) 數(shù)據(jù)管理：依據(jù)不同運(yùn)行參數(shù)的變化快慢和重要程度，建立生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)管理：依據(jù)不同運(yùn)行參數(shù)的變化快慢和重要程度，建立生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)生產(chǎn)原始數(shù)據(jù)，供統(tǒng)計(jì)分析使用。利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)生產(chǎn)

46、原始數(shù)據(jù)，供統(tǒng)計(jì)分析使用。利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析，得出一些有用的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，有利于優(yōu)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析，得出一些有用的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，有利于優(yōu)化化SBRSBR池的準(zhǔn)閉環(huán)控制，并把一些必要的參數(shù)和結(jié)果顯示到實(shí)時(shí)畫面和池的準(zhǔn)閉環(huán)控制，并把一些必要的參數(shù)和結(jié)果顯示到實(shí)時(shí)畫面和報(bào)表中去。報(bào)表中去。4) 4) 報(bào)警功能：當(dāng)某一模擬量（如電流、壓力、水位等）測(cè)量值超過給定報(bào)警功能：當(dāng)某一模擬量（如電流、壓力、水位等）測(cè)量值超過給定范圍或某一開關(guān)量（如電機(jī)啟停、閥門開關(guān)）閥發(fā)生變位時(shí)，可根據(jù)不范圍或某一開關(guān)量（如電機(jī)啟停、閥門開關(guān)）閥發(fā)生變位時(shí)，可根據(jù)不同的需要發(fā)出不同等級(jí)的報(bào)警

47、。同的需要發(fā)出不同等級(jí)的報(bào)警。5) 5) 打印功能：可以實(shí)現(xiàn)報(bào)表和圖形打印以及各種事件和報(bào)警實(shí)時(shí)打印。打印功能：可以實(shí)現(xiàn)報(bào)表和圖形打印以及各種事件和報(bào)警實(shí)時(shí)打印。打印方式可分為：定時(shí)打印、事件觸發(fā)打印。打印方式可分為：定時(shí)打印、事件觸發(fā)打印。 (2) (2) 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 采用西門子的采用西門子的S7-300S7-300系列系列PLCPLC，主站采用，主站采用CPU315-2DPCPU315-2DP，其帶有一個(gè)，其帶有一個(gè)DPDP通訊口和一個(gè)通訊口和一個(gè)MPIMPI口。子站采用通用性較好的口。子站采用通用性較好的ET200MET200M現(xiàn)場(chǎng)模塊，用現(xiàn)場(chǎng)模塊，用于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采

48、集和控制，控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如圖于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和控制，控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如圖9.129.12所示建立。所示建立。控制系統(tǒng)分為三個(gè)級(jí)別，即現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、控制級(jí)、管理級(jí)。控制系統(tǒng)分為三個(gè)級(jí)別，即現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、控制級(jí)、管理級(jí)。1) 1) 管理級(jí)管理級(jí)2) 2) 控制級(jí)控制級(jí)控制級(jí)主要功能是接收管理層設(shè)置的參數(shù)或命令，對(duì)污水處理生產(chǎn)控制級(jí)主要功能是接收管理層設(shè)置的參數(shù)或命令，對(duì)污水處理生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，將現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)輸送到管理層。過程進(jìn)行控制，將現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)輸送到管理層。PLC1PLC1和和PLC2PLC2分別由一個(gè)分別由一個(gè)電源模塊電源模塊PS 307PS 307和一個(gè)和一個(gè)CPU315-2 DPCPU315-2 DP模塊組成，

49、它們互為熱備模塊組成，它們互為熱備, ,集中集中處理所有的控制算法、監(jiān)控設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行。集中控制使得整個(gè)污處理所有的控制算法、監(jiān)控設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行。集中控制使得整個(gè)污水廠控制系統(tǒng)各個(gè)部分之間能夠完全協(xié)調(diào)工作。水廠控制系統(tǒng)各個(gè)部分之間能夠完全協(xié)調(diào)工作。3) 3) 現(xiàn)場(chǎng)級(jí)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制采用現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制采用PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的冗余十分現(xiàn)場(chǎng)總線，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的冗余十分簡(jiǎn)單。簡(jiǎn)單。ET200MET200M遠(yuǎn)程單元通過兩個(gè)遠(yuǎn)程單元通過兩個(gè)IM153-2IM153-2總線接口模塊分別連接在兩總線接口模塊分別連接在兩條條PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP

50、總線上。污水廠配置有總線上。污水廠配置有6 6個(gè)個(gè)ET200MET200M遠(yuǎn)程單元，其中兩遠(yuǎn)程單元，其中兩個(gè)在個(gè)在SBRSBR池，其余四個(gè)分別在進(jìn)水泵房、出水泵房、鼓風(fēng)機(jī)房和污泥池，其余四個(gè)分別在進(jìn)水泵房、出水泵房、鼓風(fēng)機(jī)房和污泥脫水機(jī)房。每個(gè)脫水機(jī)房。每個(gè)ET200MET200M單元均由單元均由2 2個(gè)個(gè)IM153-2IM153-2總線接口模塊和其他若總線接口模塊和其他若干數(shù)字量、模擬量輸入輸出模塊組成。干數(shù)字量、模擬量輸入輸出模塊組成。IM153-2IM153-2總線接口模塊通過總總線接口模塊通過總線接收主控主站的命令，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制，其中只有主控線接收主控主站的命令，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集

51、和設(shè)備控制，其中只有主控PLCPLC的命令生效，而熱備的命令生效，而熱備PLCPLC的命令被忽略。數(shù)字量、模擬量輸入輸?shù)拿畋缓雎?。?shù)字量、模擬量輸入輸出模塊的數(shù)量和配置由當(dāng)?shù)氐乃杩刂坪筒杉狞c(diǎn)數(shù)所決定。出模塊的數(shù)量和配置由當(dāng)?shù)氐乃杩刂坪筒杉狞c(diǎn)數(shù)所決定。3. 3. 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件9.2.4 9.2.4 基于基于PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的鍋爐控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的鍋爐控制系統(tǒng) 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) 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。通過程與管理控制系

52、統(tǒng)組成。通過ProfiBusProfiBus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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)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)圖見圖線控制系統(tǒng)圖見圖9.149.14。圖圖9.14 9.14 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)圖現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)圖(1) (1) 基礎(chǔ)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)控制系統(tǒng) PROFIBUS-DPPROFIBUS-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，

53、如分散式I/OI/O、傳感器、驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行器等。主站（、傳感器、驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行器等。主站（PLCPLC、PCPC機(jī)等）負(fù)責(zé)總線通信管機(jī)等）負(fù)責(zé)總線通信管理及所有從站通信。本系統(tǒng)選用理及所有從站通信。本系統(tǒng)選用S7-315-2DP PLCS7-315-2DP PLC處理器作為主站，符合處理器作為主站，符合EN51070EN51070標(biāo)準(zhǔn)，提供的通信功能包括標(biāo)準(zhǔn)，提供的通信功能包括MPIMPI、DPDP；使用；使用S7-200 PLCS7-200 PLC連接到連接到PROFIBUS-DPPROFIBUS-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、網(wǎng)上作為從站，一方面主站將控制數(shù)據(jù)（如電

54、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)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的通斷等）通過通信傳送到主站PLCPLC指定的寄存器地址；指定的寄存器地址；ET200BET200B遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程I/OI/O從從站主要接受水系統(tǒng)及上煤系統(tǒng)數(shù)據(jù)。站主要接受水系統(tǒng)及上煤系統(tǒng)數(shù)據(jù)。(2) (2) 過程監(jiān)控系統(tǒng)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)、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)、PLCPLC加以太網(wǎng)卡等組成工業(yè)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