現(xiàn)場總線在堆取料機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

張曉友

摘 要：主要介紹了現(xiàn)場總線的發(fā)展背景、特點(diǎn)及趨勢，詳細(xì)介紹了占目前市場主要地位的現(xiàn)場總線（PROFIBUS），并對在堆取料機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用作詳細(xì)的論述。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線；PROFIBUS；網(wǎng)路；硬件配置；堆取料機(jī)

1.PROFIBUS技術(shù)概述

1.1 PROFIBUS技術(shù)背景與現(xiàn)狀

PROFIBUS是現(xiàn)場總線技術(shù)的英文代表。隨著控制、計算機(jī)、通訊、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，信息交換溝通的領(lǐng)域迅速擴(kuò)大，從現(xiàn)場、車間、工廠、管理的各個層次都被應(yīng)用。由于信息技術(shù)高速發(fā)展，直接導(dǎo)致了自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革，從而形成了以網(wǎng)絡(luò)集成自動化系統(tǒng)為平臺的信息系統(tǒng)。因此PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。它的出現(xiàn)，標(biāo)志著控制技術(shù)領(lǐng)域又一個全新時代的到來。

PROFIBUS有明確的定義：它是安裝生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場設(shè)備、儀表與控制室的自動控制裝置、系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點(diǎn)雙向通信的數(shù)據(jù)總線。

現(xiàn)場總線發(fā)展初期，它的標(biāo)準(zhǔn)繁多，一直沒有一個統(tǒng)一的總線標(biāo)準(zhǔn)，這樣直接導(dǎo)致現(xiàn)場總線的發(fā)展受到影響。直到1998年，經(jīng)過多年的討論，終于達(dá)成現(xiàn)場總線IEC61158標(biāo)準(zhǔn)，包含了市場上最主要的幾種現(xiàn)場總線，并與1999年12月獲得通過。

1.2現(xiàn)場總線技術(shù)特點(diǎn)

現(xiàn)場總線系統(tǒng)在技術(shù)上具有以下特點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)的開放性

（2）可互操作與互用性

（3）現(xiàn)場設(shè)備功能自治，具有數(shù)字通信能力，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散。

（4）良好的現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)能力

（5）系統(tǒng)認(rèn)同ISO/OSI開放系統(tǒng)互連模型標(biāo)準(zhǔn)。

1.3現(xiàn)場總線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

現(xiàn)場總線作為一種工業(yè)自動控制領(lǐng)域新技術(shù)，與傳統(tǒng)的方法性比，其本身具有的優(yōu)越性使其得到廣泛的應(yīng)用。

（1）節(jié)約硬件成本

（2）設(shè)計、組態(tài)、安裝、調(diào)試簡便

（3）現(xiàn)場總線的應(yīng)用大大提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性

（4）系統(tǒng)維護(hù)、設(shè)備維修和系統(tǒng)更換擴(kuò)充更加便捷

（5）用戶對系統(tǒng)配置設(shè)備選型更加自由

2.常用現(xiàn)場總線介紹

PROFIBUS是一種家族式現(xiàn)場總線，包括PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA 3個部分。PROFIBUS-FMS是在最初的PROFIBUS系統(tǒng)，主要面向車間級主站通用的、對等的、面向?qū)ο蟮耐ㄓ崱Ｖ饕獞?yīng)用領(lǐng)域是大數(shù)量的數(shù)據(jù)傳輸，或?qū)⑷舾蓚€分散的過程部分集成到一個公共過程，不過要注意的是PI已經(jīng)不再支持FMS的發(fā)展。PROFIBUS-DP用于電氣自動化與設(shè)備自動化快速數(shù)據(jù)交換，具有設(shè)置簡單、價格低廉、功能強(qiáng)大的特點(diǎn)。PROFIBUS-PA主要是為了過程控制的特殊要求而設(shè)計的。它的數(shù)據(jù)傳輸和電源共用一根電纜，可以用于本質(zhì)安全或一般過程控制。

3.現(xiàn)場總線在堆取料機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

為了建立與中控的統(tǒng)一連接，堆取料機(jī)控制系統(tǒng)采用PROFIBUS-DP總線，是一主多從，單主機(jī)的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

首先在工具欄中單擊按鈕或在【文件】菜單下單擊【新建】，可以直接創(chuàng)建一個新項目。在彈出的對話框中輸入項目名稱及路徑，單擊確定完成（如圖1）。這里建立了一個名為example7-1的項目。

直接建立的項目只包含一個MPI子網(wǎng)對象，用戶需要通過【插入】菜單來手動添家對象。用戶可以插入一個PLC站，先進(jìn)行硬件組態(tài)，完成硬件組態(tài)后，再在相應(yīng)CPU的S7程序目錄下編輯用戶程序；也可以先插入一個獨(dú)立的S7程序，編寫用戶程序，再進(jìn)行硬件組態(tài)，等組態(tài)完成后將程序復(fù)制到相應(yīng)的

CPU中。（見圖2）

其次是硬件組態(tài)程序

打開前面建立的項目example7-1，在項目的根接點(diǎn)下插入一個“SIMATIC300站點(diǎn)”，將站點(diǎn)命名為S7300PLC，選中左邊窗口的“S7300PLC”，在右邊窗口可以看到“硬件”的圖標(biāo)。

（見圖3）

雙擊“硬件”圖標(biāo)，就可以打開硬件組態(tài)界面。

（見圖4）

由于步驟較多，這里就不一一介紹，簡單介紹以上幾步。

4.現(xiàn)場總線在堆取料機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用存在的問題

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)由于其開放性、分散性和完全可互操作性等特點(diǎn)，正成為未來新型工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向，然而就目前的情況來看，現(xiàn)場總線技術(shù)在堆取料機(jī)上的應(yīng)用還存在著一些問題。

（1）多種標(biāo)準(zhǔn)

（2）冗余問題

（3）應(yīng)用規(guī)模小

5.結(jié)論

現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)既是一個開放的通訊網(wǎng)絡(luò)，又是一個全分布控制系統(tǒng)，它作為智能設(shè)備的聯(lián)系紐帶，將掛接在總線上作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的智能設(shè)備連接成網(wǎng)路系統(tǒng)，并通過組態(tài)進(jìn)一步構(gòu)成自動化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基本控制、補(bǔ)償計算、參數(shù)修改、報警、顯示、監(jiān)控、優(yōu)化及測、控、管一體的綜合自動化功能。在堆取料機(jī)控制系統(tǒng)中既可以提高控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性而且大大降低了投入的成本。所以現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在堆取料機(jī)中得到大量的

應(yīng)用。