数事其术与变用
基于现场总线控制系统的研究与应用
陈云东
(山东钢铁股份有限公司茶芜分公司自动化部山东策芜271104)
数控技术
摘要：随着计算机网络、工业自动化、通信技水等领或的快发展现场总战在工业生产行业中得到广泛的应用。境场总线实现了数字和模损输入/输出模块、智能信号装置与可编程逻辑控制器(PLC)和PC之间的数据传输,把输入/输出模块分散到实际现场仪表设备中,适用于自动化过程控制的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络。
关键调：现场总线自控系统PROFIBUS
中图分类号TP1
文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2013)06-0033-01
现场总线产生于90年代初，用于自动化控制领域的现场智能设备互联通信的网络技术，成为数字通信的网络基础，为现场仪表及设备信息采集和控制管理层提供了沟通基础，是当前一种全新型的分布控制系统，现场总线是以现场仅表设备智能传感、计算机、数字通讯等为主要内容的综合技术，是自动化控制领域的一个里程牌，促进自动化系统结构和现场设备智能化的深刻变革。随着制造业自动化中分散化结构的广泛应用，原来集中安装在控制柜中的器件逐步分散安装到生产线上，使得PROFIBUS现场总线在现场设备及上层控制体系得到了日益广泛关注，由于PROFIBUS已成为国际开放标准，标准化的现场总线具有“开放“的通信接口，对用户“透明“的通信协议，可将不同制造厂商的PROFIBUS产品集成到一个控制系统中，现场总线PROFIBUS不仅能满足传感器/执行器领域的控制
需求，同时也能满足生产过程中现场级控制数据交换的要求。 1现场总线概述
1.1现场总线定义
现场总线是指以工厂内生产过程中的设备/仪表的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络，也称现场网络。用于工业生产中现场仪表及设备信息的采集，是现场多点通信的和控制系统的集成，也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络，原来这些机器间的主体配线是ON/ OFF、接点信号和模拟信号，通过通讯的数字化，使时间分割、多重化、多点化成为可能，从而实现高性能化、高可靠化、保养简便化、节省配线(配线的共享)。
1.2现场总线技术特点
现场总线(Fieldibus)技术工业应用领域的一种现场层网络通信技术，具有开放性、分散性、数字化、互操作性强及费用低等特点，具体体现在以下几点：(1开放式互连网络。现场总线为开放式互连网络，既可与同层网络互连也可与不同层网络互连。开放系统把系统集成的权利交给了用户。用户按自已的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。(2)互操作性与互换性。这里的互操作性，是指用户可以将不同厂家的仪表集成在一起，同一组态。面互换性则意味着不同厂家性能类似的设备可以进行互连互换，实现“即接即用"(3)智能化与自治性。现场总线设备能处理各种参数，运行状态信息及故障信息，具有较高的智能，仅靠现场设备就可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。即使在网络故障的时候，也能独立工作。极大地提高了整个系统的可靠性。(4)
主站机1
0 CP5611
DenERIK.n
ET200
TCP/
服务器
充频传动系统
多BT200+联动系
R
ET200
±站机2 0 CP5611
POIDUSDr
充频传动系统
多套ET200+查频传动器编
图1PROFIBUS-DP现场总线应用网络结构图
分散控制。现场设备自身就可以完成自动控制的基本功能，实现了御底的分散控制。从根本上改变了现有的DCS集中于分散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了可靠性。(5)具有较强的环境适应能力。作为工厂网络底层的现场总线，是专门为在现场环境工作面设计的，可以在恶劣环境下正常工作。具有较强的抗干扰能力，可采用两线制实现供电与通信，并可满足本质安全防爆要求。(6综合功能。现场仪表既有检测、变换和补偿功能，又有控制和运算功能，可以在一个仪表中集成多种功能。实现一表多用，降低了
成本
1.3现场总线分类
从20世纪90年代以后，现场总线技术得到了迅猛发展。目前已
开发出有40多种现场总线，其中最具有影响力的有5种，分别是FF， Lon Works,Profibus, CAN和HART,HART是Highway Addres sableRemoteTransduer的缩写，是现有模拟信号传输线上实现数字通信，属于模拟系统向数字系统转变过程中工业过程控制的过渡性产品，因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力，得到
了较好的发展， 2现场总线应用
现场总线在连续生产的过程自动化领域如石化、化工，电力、冶金等得到了广泛的应用，PROFIBUS是当前最为流行的现场总线技术之一，PROFIBUS是过程现场总线(ProoessFieldBus)的缩写。它是IEC61158和IEC61784所规定的现场总线标准，PROFIBUS由三个兼容部分组成.即PROFIBUS-DP,PROFIBUS-PA和 PROFIBUS-FMS。现以PROFIBUS-DP总线为例探讨其在工业行业中的应用。PROFIBUS-DP是一种高速低成本通讯系统，是经过优化的高速、廉价的通信连接，专为自动控制系统和设备级分散I/O 之间通信设计，使用PROFIBUS-DP模块可取代价格品费的24V或 0~20mA并行信号线，用于分布式控制系统数据传输。主要应用于自动化系统中单元级和现场级通讯，在工业化工生产控制过程中，由于控制的复杂性、现场环境对设备仪表存在一定的干扰，为提高系统运行的稳定性及可靠性，采用高可靠性的中央控制器如PLC和现场总线技术即PROFIBUS，现场采用ET200站的方式采取现场设备信号，并通过PROFIBUS-DP现场总线传输给上层控系统及监控机，两个工控机主站和服务器通过TCP/IP协议，组成局域网。系统
投人运行后，很好的完成了现场生产工艺功能，如图1所示。 3结语
现场总线技术是集计算机技术、电子、仪器仪表、通信技术的发展成果，在当前工业生产领域中推广现场总线技术应结合国际先进的技术，有利于节约成本，实现总线技术的优势发展，对自动化控制
系统和仪器仪表未来的发展具有重要的现实意义。参考文献
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