摘要：針對(duì)焦?fàn)t介紹了Profibus—DP總線技術(shù)，并簡(jiǎn)述了Profibus-DP冗余配置在7m焦?fàn)t中的具體應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：Pmfibus-DP；冗佘配置；7m焦?fàn)t 1 前言 　　隨著計(jì)算機(jī)控制在工業(yè)生產(chǎn)中的迅速提升和推廣，DCS控制系統(tǒng)在某些行業(yè)應(yīng)用上已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需求，取而代之的FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)則發(fā)揮出它強(qiáng)有力的實(shí)力，即將不同產(chǎn)品的可編程設(shè)備連接在單層或多層網(wǎng)絡(luò)上，使它們相互之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)分散控制和集中管理。因此，Profibus—DP已成為控制系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，也是控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)與維護(hù)的重點(diǎn)之一。而功能強(qiáng)大的冗余配置作為Profibus—DP的一種特殊應(yīng)用在某些行業(yè)中就更加能夠發(fā)揮出它舉足輕重的作用。 2 Profibus-DP的特點(diǎn) Profibus—DP是將智能化的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)通過一種標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議連接在一起，實(shí)現(xiàn)互操作。它的出現(xiàn)，促進(jìn)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，并且極大地加強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)控制功能，使過程控制系統(tǒng)具有開放性，并成為測(cè)量、控制和過程診斷等綜合能力的控制系統(tǒng)。Profibus—DP是基于底層控制網(wǎng)絡(luò)、開放式、數(shù)字化及多點(diǎn)通信的控制系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)相比，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)。 　?。?）信號(hào)傳輸數(shù)字化，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一開放； 　?。?）互換性和互操作性好，不同制造廠生產(chǎn)的儀表可以互連； 　?。?）控制分散，現(xiàn)場(chǎng)控制儀表不僅有檢測(cè)功能，還有運(yùn)算和控制功能，使控制回路徹底分散； 　　（4）一條通訊線連接多臺(tái)控制設(shè)備或儀表，減少了安裝費(fèi)用，縮短了工程工期，易于維護(hù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，系統(tǒng)可靠』生高，抗干擾能力強(qiáng)，精度高。 3 軟硬件構(gòu)成 　　Profibus是不依賴于生產(chǎn)廠家，且開放的現(xiàn)場(chǎng)總線，各種自動(dòng)化設(shè)備均可通過同樣的接口交換信息。Profibus—DP是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I／O的通信。使用Profibus-DP可取代大量的開關(guān)量及模擬量信號(hào)傳輸，特別適合于PLC與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)分布式I／0設(shè)備之間的通訊。 3.1 硬件 （1）總線連接器 　　Profibus—DP標(biāo)準(zhǔn)推薦總線站與總線的相互連接使用9針D形連接器。D形連接器的插座與總線站相連接，而D形連接器的插頭與總線電纜相連接。連接器的接線見表1。 　?。?）總線終端器在數(shù)據(jù)線A和B的兩端均應(yīng)加接總線終端器 　　總線終端器的下拉電阻與數(shù)據(jù)基準(zhǔn)電位DGND相連；上拉電阻與供電正電壓vP相連（見圖1）。當(dāng)總線上無站發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，這兩個(gè)電阻能保證總線上有一個(gè)確定的空閑電位，通過開關(guān)來選擇是否使用。 3．2 軟件 　?。?）通訊協(xié)議Profibus～DP可以使用靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，支持星形、樹形、環(huán)形結(jié)構(gòu)以及冗余的通訊鏈路。 （2）電子設(shè)備數(shù)據(jù)文件（GSD） 　　為了將不同廠家生產(chǎn)的Profibus產(chǎn)品集成在一起，生產(chǎn)廠家必須以GSD文件，即電子設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件方式提供這些產(chǎn)品的功能參數(shù)（如I／O點(diǎn)數(shù)、診斷信息、波特率及時(shí)間監(jiān)視等）。標(biāo)準(zhǔn)的GSD數(shù)據(jù)將通信擴(kuò)大到操作員控制級(jí)。使用根據(jù)GSD文件所作的組態(tài)工具可將不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備集成在同一總線系統(tǒng)中。GSD文件可分為三個(gè)部分： 　?。傄?guī)范包括生產(chǎn)廠商和設(shè)備名稱、硬件和軟件版本、波特率、監(jiān)視時(shí)間間隔及總線插頭指定信號(hào)； 　　．與DP主站有關(guān)的規(guī)范，包括各項(xiàng)參數(shù)，如允許從站個(gè)數(shù)、上裝／下裝能力； 　?。cDP從壹占有關(guān)的規(guī)范，包括從站輸入／輸出通道數(shù)、類型及診斷數(shù)據(jù)等。 4 應(yīng)用 　　下面以焦?fàn)t為例，對(duì)Profibus-DP冗余配置如何實(shí)現(xiàn)控制加以詳述，見圖2。 4．1 冗余安全型配置系統(tǒng) 　　7m焦?fàn)t采用冗余CPU配置+ET200M+ETI200L+Y—Link組成PLC分布式I／0系統(tǒng)。其他編碼器和變頻器等標(biāo)準(zhǔn)從站通過Y-Link集成到冗余PLC系統(tǒng)中。 4．1.1 主站配置 　　7m焦?fàn)t的CPU采用的是西門子S7—417H冗余系統(tǒng)。在STEP7中新建一個(gè)項(xiàng)目，在Insert菜單下的Station選項(xiàng)中選擇sIMATIc—H Station，添加一個(gè)新的$7-400H站。具體組態(tài)步驟如下： 　　（1）在$7-400H站目錄下雙擊Hardware打開硬件配置。 　?。?）添加一個(gè)UR2H機(jī)架。 　?。?）配置畦鹽坊邪CPU，并沒定CPU上Profibus-DP主站的地址為2。 　?。?）添加同步子模板到IF1和IF2槽位上。 　?。?）添加以太網(wǎng)網(wǎng)卡并配置MAC網(wǎng)絡(luò)地址。通過以太網(wǎng)與HMI系統(tǒng)WINCC軟件界面通信。 　?。?）將機(jī)架0的硬件配置拷貝、粘貼、復(fù)制機(jī)架1并調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，如以太網(wǎng)的MAC地址等，在硬件組態(tài)中出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)架，見圖3。 　　（7）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置容錯(cuò)站中的模板參數(shù)賦值與S7-400標(biāo)準(zhǔn)站中的模板參數(shù)賦值無太大區(qū)別。對(duì)于中央處理器單元只需對(duì)cPuo（機(jī)架0上的CPU）設(shè)定CPU s7—400H的硬件配置圖參數(shù)，所設(shè)定的數(shù)值將自動(dòng)分配給CpUl（機(jī)架1上的cPu）。若CPU0和CPUl沒有形成環(huán)網(wǎng)，那么兩者參數(shù)完全一樣，否則，以下參數(shù)CPU1的設(shè)置將與CPU0不同。 　　．CPU的MPI地址 　?。蒔rofibus-DP接口站地址和診斷地址 　?。甀／O地址區(qū)中的模板 　　在I／O地址區(qū)編址的模板必須完全在過程映象內(nèi)或完全在過程映象外，否則不能保證數(shù)據(jù)的一致性。 　　CPU系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置具體如下： 　　①點(diǎn)擊Cycle／Clockmemory（循環(huán)／時(shí)鐘存儲(chǔ)器）選項(xiàng)欄，設(shè)置CPU循環(huán)處理參數(shù)。建議設(shè)置：掃描循環(huán)監(jiān)視時(shí)間盡可能按照程序量來設(shè)置（缺省值為150ms），過程輸入映象盡可能小（稍大于實(shí)際使用的輸入點(diǎn)數(shù)），出現(xiàn)I／O訪問錯(cuò)誤時(shí)調(diào)用OB85，只用于輸入錯(cuò)誤和輸出錯(cuò)誤的情況。 　?、谠O(shè)置診斷緩沖區(qū)中的報(bào)文數(shù)量在Diagnostics／Clock（診斷／時(shí)鐘）選項(xiàng)欄中可以設(shè)置診斷緩沖區(qū)的報(bào)文數(shù)量建議設(shè)定較大數(shù)值，如1000。 　?、勰K的監(jiān)控時(shí)間在“Startup（啟動(dòng)）”選項(xiàng)欄中，可以指定模塊監(jiān)視時(shí)間，它取決于容錯(cuò)站的配置。如果監(jiān)視時(shí)間太短，CPU將在診斷緩沖區(qū)中輸入w#16#6547事件。參數(shù)的傳輸時(shí)間取決于以下因素： 　　· 總線系統(tǒng)的傳輸速率（傳輸速率高=>傳輸時(shí)間短）； 　?。?參數(shù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊的大小（參數(shù)長(zhǎng)=>傳輸時(shí)間長(zhǎng)）； 　?。?總線系統(tǒng)上的負(fù)載（從站多=>傳輸時(shí)間長(zhǎng)）建議設(shè)置：600（對(duì)應(yīng)于60秒）。 　?、蹸PU 自檢周期在“HParameter（冗佘系統(tǒng)參數(shù)）”選項(xiàng)欄中，配置CPU后自檢的周期?？蛇x范圍為10～60000min。建議設(shè)置：使用缺省值90min。 4．1．2 配置ET200M從站 　　 I／O模塊采用Profibus-DP遠(yuǎn)程通訊的方式，用ET200M 來實(shí)現(xiàn)。具體步驟如下： 　?。?）點(diǎn)擊DP總線“master：DPmastersystem（1）”，在硬件目錄Profibus-DP下，選擇一個(gè)IM1 53-2的站點(diǎn)，雙擊添加一個(gè)ET200M 站。 　?。?）設(shè)定ET200M站的地址。 　?。?）在ET200M 站上添加I／O模塊。從站配置后見圖4。 4．1．3 Y-Link 　　 由于該設(shè)計(jì)采用冗余系統(tǒng)，故在現(xiàn)場(chǎng)的控制級(jí)設(shè)備的DP通訊就必須用Y-Link來實(shí)現(xiàn)。配置Y—Link耦合器步驟如下： 　?。?）點(diǎn)擊DP總線master：DPmastersystem 在硬件目錄的DP／PALink下選擇IM157，并雙擊添加一個(gè)站。 　　（2）設(shè)定Y-Link站地址。 　?。?）選擇將Y—LiI 設(shè)置為—個(gè)DP／DP耦合器。 　?。?）在Y-Link后的Profibus總線上添加單一總線接口的從站站點(diǎn)，如：Masterdrive等。組態(tài)變頻器、編碼器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備需要安裝相應(yīng)的GSD文件，組態(tài)完成的界面見圖4。 4．2 應(yīng)用 　　西門子$7-417H冗余系統(tǒng)強(qiáng)大的擴(kuò)展及通訊能力，容易實(shí)現(xiàn)的分布式結(jié)構(gòu)使其成為中、高檔性能控制領(lǐng)域中首選的理想解決方案，已經(jīng)廣泛用于自動(dòng)化生產(chǎn)線、機(jī)械制造、倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)、建筑系統(tǒng)自動(dòng)化和鋼鐵工業(yè)等領(lǐng)域。 5 結(jié)束語 　　通過在7m 焦?fàn)t的具體應(yīng)用，充分體現(xiàn)了Profibus-DP技術(shù)的優(yōu)越性。Profibus-DP技術(shù)不但減少了設(shè)備問大量的硬線連接與設(shè)備的故障點(diǎn)，使運(yùn)行更加安全可靠，而且用戶平時(shí)維護(hù)的工作量也大大減少，同時(shí)節(jié)約了投資設(shè)備的后繼成本，是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)設(shè)備電氣自動(dòng)化發(fā)展的方向，是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)，也是信息技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。 參考文獻(xiàn) [1]工業(yè)通訊及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備手冊(cè)，2001，10 [2]系統(tǒng)使用大全手冊(cè)，2002，O8 [3]矢量控制使用大全手冊(cè)，2000，06 [4]可編程序控制器．產(chǎn)品目錄，2003 [5]S7—400梯形邏輯（LAD）參考手冊(cè)，2004 [6] 陽憲惠．現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用．北京：清華大學(xué)出版社，1999 [7]史建平。S7—300PLC構(gòu)成Profibus—DP網(wǎng)絡(luò)的原理及應(yīng)用 編 輯：黃令軍