PLC采用Profibus-DP與DCS通信的實現

徐亮 王曉玲

摘要：對于通信技術領域的發展而言，PLC技術作為工業控制領域中經常會運用的技術手段來說，已經逐漸被開始重視和使用。在網絡通信應用上，該技術將傳統工業領域應用的理論和實踐技術應用的同時，適應了通信領域的技術要求，以此形成PLC通信技術應用的未來趨勢。

關鍵詞：PLC技術;通信技術;自動化處理

PLC控制技術作為工業自動化領域中經常會運用的技術手段之一被廣泛應用，如今，融合繼電器控制系統，結合通信系統的多樣性，形成具有復雜通信線路以及多元化的元器件等為一體的通信系統。可以說該技術的運用將通信系統的多樣性全面的展現出來。PLC通信技術在如今的通信領域和通信市場中已經逐漸發展復雜化，結合網絡信息可以發現，PLC通信技術的網絡信息數據收集和處理能力受到了一定的限制，以計算機作為通信載體進行數據信息的整合和管理的效率和質量都比較低下。通信信號在計算機網絡上也十分不穩定，這也是未來在通信市場中PLC信息技術應該著重考慮和解決的問題。

1、網絡故障產生的原因

在工業正常運行的過程當中，其網絡出現故障的原因是比較多的。比方說生產環境，尤其是鋼管制造的現場，其生產相對來說是比較惡劣的，經常處在一個高溫和粉塵的環境下工作。這就容易導致控制網絡受到一些其他因素的干擾。除此之外，通常來說，dp網絡的從站是非常多的，并且構成也比較復雜，容易出現通訊不穩定的情況。網絡設備由于長時間的未更新，也容易存在老化的現象，比方說現場的DP頭，通訊模塊等等。網絡的走線不夠規范，有的時候可以發現網絡和動力電纜走的是同一個架橋。

2、網絡故障的影響

如果在鋼管的運輸或切割過程當中出現了網絡故障的話，比方說網絡出現閃斷或者是直接斷開的情況。這就很容易導致我們在不能夠按照正常情況去生產。并且在鋼管的切割過程中出現網絡故障，也會影響鋸片的使用壽命。如果是單獨的出現從站出現掉站的情況處理的時候還是比較容易的。但是，如果出現DP紫纜老化或者是整個線路的虛接而造成的網絡出現問題。我們是不能夠立刻準確的去鎖定他的故障點的，一般來說，比較常見的判斷方法就是通過STEP7的硬件診斷來對現場的網絡進行測試，但是如果使用這種方法的話，整個設備必須處于停車狀態。而且以這樣的方法來處理時間是非常長的，如果整個系統的從站比較多的話，那么網絡的干擾源也會導致我們不能夠去準確的鎖定故障點。網絡的干擾問題一直困擾著許多的工程技術人員，因為一旦出現網絡問題，設備就會停機。沒有辦法生產就會給企業帶來很大的損失。

3、解決問題的措施

3.1優化網絡硬件設施

（1）DP網絡在連接的時候使用的是串聯的方式，從PLC到第一個遠程站之間的線纜是很長的，一般來說是大于100米的。為了能夠保證信號不會因為距離而減退，保證數據的正常傳輸，一般我們會通過添加中繼器來減少網絡的丟包數量。

（2）由于整個網絡連接方式是串聯，所以說如果出現問題的話，整個網絡都會面臨癱瘓的風險。因此，我們可以把部分的串聯網絡改成星形拓撲結構，對不同類型的設備進行分段改造，這樣如果一旦網絡某一點出現問題的話，是不會影響到整個網絡的及其它類型設備運營的，可以減小故障點對于整個網絡的影響。

（3）我們可以把現場的每一個平臺的操作箱集成到一個柜子里面。這樣可以減少對于現場的操作箱的使用數量，把現場操作改成遠程遙控，這樣也能夠減少故障點的數量。

（4）定期檢查以及緊固DP插頭，更換DP的線纜，測試整個線纜的網絡信號。查看DP插頭的終端電阻及紫纜的電線電壓是否是正常的。

3.2優化網絡軟件設施

（1）測試網絡，主要的測試內容是要減少現場對于網絡的一些干擾源。檢查好DP的網線有沒有跟動力電纜在同一個橋架槽內，避免因為動力電纜的情況而出現高壓電磁場的干擾，影響到網絡的運營效果。

（2）優化程序，在程序當中做好網絡監控工作，然后把報警信號添加到PDA曲線里面，來對整個程序進行監控。這樣我們可以通過PDA就可以查看整個通訊站的情況，也可以優化各從站的運行程序，能夠對DP網絡作延遲閃斷的故障保護，當網絡出現閃斷的時候，從站也能夠運營。并且可以通過監控找到網絡的故障點在哪里對其進行及時的處理，避免因為網絡出現停機事故。

（3）給網絡系統安裝一套系統監控模塊，系統監控可以做到24小時不間斷的對整個網絡進行全時的檢測。全天候的檢查網絡當中可能存在的一些安全隱患，可以最大程度上的保護網絡不受其他因素的影響，保障網絡運行的安全以及穩定。無論任何時候，只要網絡出現了故障，設備都可以給予其最完整的診斷信息，并且可以捕捉到故障時的瞬間信號。無論在任何環境下，都可以對網絡信號進行捕捉，并且將其故障部位記錄下來。

4.PROFIBUS現場總線技術

4.1PROFIBUS類型

PROFIBUS在實際應用環節中，根據其特點主要可以被分為以下三種類型：

第一，ROFIBUS—DP是一種分散外設技術，該種技術在實際連接過程中被系統優化處理，專門應用于自動控制系統和設備級別分散I/O之間的通信設計。其突出的特點就時能夠應用于系統高速數據傳輸中，最大的傳輸速率能夠達到12Mbps[1]。

第二，PROFIBUS—FMS為現場總線信息規范，該種信息規范能夠面向對象，為對象提供海量的數據通信服務。尤其是在任務量比較復雜的車間級通用性任務中比較適用。比較有力的FMS根據用戶需求，所能夠提供的應用范圍更加的靈活，應用廣泛。

第三，PROFIBUS—PA是一種過程自動化技術，該種技術的本質比較安全，對于安全性比較高的場所，該種技術備受關注。例如，PA在化工產業、石油領域、冶金等行業上比較受歡迎。

4.2PROFIBUS—DP基本功能

PROFIBUS—DP的功能較多，在傳輸技術角度分析，PROFIBUS—DP技術在不同應用場所的傳輸速率不同，那么其波特率的范圍也不同，一般情況下，波特率的范圍為9.6K-12Mbps。在總線存取方面，PROFIBUS—DP技術比較支持單主或者是多主系統，在總線上的最多點數為126。在進行總線上的設備數量選擇環節中，不能一概而論，而是需要根據實際情況而定。在運行模式上，PROFIBUS—DP規范能夠包含了系統行為的詳細描述，設備性能互換上更加的詳細，能夠對運行的設備進行運行、清除和停止等處理。在PROFIBUS—DP規范功能上分析，DP主站和DP從站之間，能夠實現循環用戶數據的傳輸，通過總線對DP主站進行組態[2]。

在綜合分析PROFIBUS-DP網絡各種典型配置后，本文構建的PROFIBUS-DP網絡如下：以研華工控機（插有SIEMENS公司的CP5613通訊卡）作為上位機及一類主站;以S7-300PLC作為智能從站，為具典型性兩個從站選用不同的配置，從站1的CPU為CPU315-2DP（帶集成的DP接口）不需要DP通訊模塊，從站2的CPU為CPU314（不帶DP接口）需要通訊模塊CP342-5;以ET200M作為從站1的遠程I/O從站（選用IM153-1接口模塊），用于采集現場數據。以上設備通過PROFIBUS專用電纜連接到PROFIBUS-DP網絡上。PROFIBUS總線連接器上帶有終端電阻，在網絡的終端站點需要將終端電阻開關設置為“ON”，網絡的中間站點需要將終端電阻開關設置為“OFF”。

結語

我們可以從硬件以及軟件上分別對DP網絡系統進行優化，在優化之后，網絡系統的維護效率可以達到最高。并且能夠更加全面的檢查其通訊系統，在通訊時也比較穩定。如果網絡出現了故障，可以快速的鎖定故障的原因，并且能夠及時的對其進行處理，如果再次出現類似的問題的話，是不會影響生產的，并且能夠減少煉鋼停止的時間，也可以方便人員去處理，檢查事故原因，確保煉鋼可以穩定的運行。

參考文獻：

[1]崔堅PROFIBUS的幾種診斷方法[J].中國儀器儀表，2011（增刊）：281-285.

[2]陳衛國，陶慶才，盧錦川，韋瑞錄.基于Profibus-DP網絡的故障分析及診斷[J].改裝與維修，2012（10）：143-147.

[3]劉杰.診斷中繼器在Profibus-DP網絡診斷平臺中的應用[J].冶金自動化，2015（12）：176-179.

[4]張巖.PROFIBUS-DP網絡故障診斷及優化[].新媒體與信息科技，2016（7）：102-127.