過程現(xiàn)場總線Profibus在寬厚板控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

王艷芬

（山東省萊蕪鋼鐵集團有限公司自動化部，山東 萊蕪 271104）

1 概述

過程現(xiàn)場總線PROFIBUS（ProcessField Bus）是上世紀(jì)80年代末，由歐洲13家大公司，如 SIEMENS、AEG、ABB等和5家研究所經(jīng)過2年多的努力而研究完成了德國國家工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)號為DIN19245。德國科學(xué)技術(shù)部在總結(jié)上德國工業(yè)自動化控制技術(shù)發(fā)展的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，規(guī)范化、公開化由各家公司自己定義的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以適應(yīng)上世紀(jì)90年代分布式計算機自動控制系統(tǒng)的發(fā)展。

PROFIBUS（ProcessFieldBus）現(xiàn)場總線協(xié)議符合國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158，是目前國際上通用的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)之一，并以其獨特的技術(shù)特點、嚴(yán)格的認(rèn)證規(guī)范、開放的標(biāo)準(zhǔn)、眾多廠商的支持和不斷發(fā)展的應(yīng)用行規(guī)，成為現(xiàn)場級通信網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)解決方案，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)已突破1000萬個，在現(xiàn)場總線領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先。

2 PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線的構(gòu)成及特點

PROFIBUS-DP協(xié)議，用于傳感器和執(zhí)行器級的高速數(shù)據(jù)傳輸，其傳輸速率可達12 Mbps，一般構(gòu)成單主站系統(tǒng)，主站、從站間采用循環(huán)數(shù)據(jù)傳送方式工作。這種設(shè)計主要用于設(shè)備一級的高速數(shù)據(jù)傳送。在這一級，中央控制器(如PLC/PC)通過高速串行線與分散的現(xiàn)場設(shè)備(如I/O、驅(qū)動器等)進行通信，與這些分散的設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換多數(shù)是周期性的。

PROFIBUS-DP協(xié)議使用RS485傳輸技術(shù)。這種傳輸技術(shù)，安裝十分簡單，總線結(jié)構(gòu)允許增加或移去站點，或者分步擴展系統(tǒng)而不影響其他站的工作。傳輸速率為9.6kbps～12 Mbps。一旦系統(tǒng)安裝完畢，只能選定一種傳輸速率。在一根電纜段上可以連接32個站點，如果使用中繼器，總線上最多可以掛127個站點。

PROFIBUS總線具有系統(tǒng)體系的開放性、互可操作性與互用性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性的特點。采用PROFIBUSDP總線技術(shù)，可以減少常規(guī)信號變換和處理裝置，減少系統(tǒng)電纜和安裝費用，便于系統(tǒng)維護和進一步擴展，能夠有效提高控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性及控制精度。

3 Profibus-DP協(xié)議在寬厚板控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

寬厚板的工藝流程一般分為熱線和冷線，冷床之前統(tǒng)稱為熱線，冷床之后統(tǒng)稱為冷線。加熱爐通常為單獨一套控制系統(tǒng)。工藝流程中的每個設(shè)備區(qū)域，至少由一套PLC系統(tǒng)來完成工藝控制，二級控制系統(tǒng)來完成整套控制的工藝參數(shù)設(shè)定及調(diào)整，三級控制系統(tǒng)用于連接連鑄、煉鋼控制系統(tǒng)及企業(yè)ERP控制系統(tǒng)。寬厚板一級自動控制系統(tǒng)通常分為兩級：過程控制級和設(shè)備控制級。過程控制級負責(zé)生產(chǎn)管理和設(shè)備運行過程監(jiān)控，設(shè)備控制級對液壓站、變頻器、操作的對象進行控制。

下面以精軋機自動控制系統(tǒng)為例，來簡單介紹一下DP網(wǎng)的構(gòu)建。精軋機自動控制系統(tǒng)由一套TDC、一套S7-4OOPLC、兩臺開發(fā)工控機通過高速以太網(wǎng)構(gòu)成本系統(tǒng)設(shè)備控制級的主干，同時TDC、PLC下設(shè)若干ET200S遠程I／O從站，它們之間通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)進行通信。而系統(tǒng)的過程控制級由一臺監(jiān)控服務(wù)器、一臺調(diào)試機及兩臺上位機通過高速以太網(wǎng)構(gòu)成。具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如上圖所示。

4 結(jié)語

現(xiàn)場總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。傳統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)采用一對一的設(shè)備連線，按控制回路分別進行點對點連接。位于現(xiàn)場的測量變送器與位于控制室的控制器之間，控制器與位于現(xiàn)場的執(zhí)行器、開關(guān)、馬達之間均存在不同的一對一連線?，F(xiàn)場總線是一種多個網(wǎng)段、多種通信介質(zhì)和多種通信速率的控制網(wǎng)絡(luò)。它可與上層的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)（Intranet）、因特網(wǎng)（Internet）相連，且大多位于生產(chǎn)控制和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的底層，因而稱之為現(xiàn)場總線?，F(xiàn)場總線的應(yīng)用使它從傳統(tǒng)的工業(yè)控制領(lǐng)域向工程現(xiàn)場的各個方面發(fā)展，現(xiàn)在已進入到過去不存在的工程控制方面，如住宅小區(qū)的安全監(jiān)控，智能大廈的景觀燈光控制管理等方面。

[1]《計算機集散控制系統(tǒng)》韓兵

[2]《計算機集散控制系統(tǒng)的功能開發(fā)與應(yīng)用》劉青山 等《齊魯石油化工》2006年第34卷

[3]《計算機集散控制系統(tǒng)在連續(xù)式加熱爐中應(yīng)用》趙云飛 等《邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報》2004年2月第21卷 第1期