1 前言 目前在工業(yè)控制中大量使用的DCS系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中逐漸顯示出許多不足，工業(yè)生產(chǎn)過程中采用一對(duì)一連線，用電壓、電流的模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量控制，或采用自封閉式的集散系統(tǒng)，難以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間以及系統(tǒng)與外界之間的信息交換，使自動(dòng)化系統(tǒng)成為"信息孤島"，而且這些不足對(duì)DCS來講是無法從根本上得到解決。所以有必要考慮一個(gè)全新的控制系統(tǒng)，以解決目前DCS系統(tǒng)存在的問題，而現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，即FCS（Field Bus Control System）,將是最好的選擇。 2 現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn) 現(xiàn)場(chǎng)總線是將智能化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、自動(dòng)化系統(tǒng)通過"總線"連在一起，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，并且極大的加強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)控制的功能，使過程控制系統(tǒng)具有開放性，并成為兼具測(cè)量、控制和過程診斷等綜合能力的控制系統(tǒng)。 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是基于底層控制網(wǎng)絡(luò)、開放式、數(shù)字化、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)主要具有以下6個(gè)特點(diǎn):（1）信號(hào)傳輸數(shù)字化;（2）標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一開放;（3）控制功能徹底分散;（4）系統(tǒng)可靠性高、可維護(hù)性好;（5）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性;（6）降低了系統(tǒng)及工程成本。國(guó)際上現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)群雄并起，說明了這一技術(shù)的先進(jìn)性及其良好的發(fā)展前景。 除此以外，現(xiàn)場(chǎng)總線還有如下優(yōu)點(diǎn):第一，一條通訊線連接N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)，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，精度高;第二，互換性、互操作性好，不同制造廠生產(chǎn)的儀表可以互連;第三，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。 3 PLC與主站 PLC是以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置，它既能改造傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品成為機(jī)電一體化新一代產(chǎn)品，又適用于生產(chǎn)過程控制，憑借其卓越的可靠性、抗干擾性和可編程性，目前已被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制中。本文主要介紹如何通過PROFIBUS-DP適配卡CP5611完成作為一類主站PLC與二類主站PC間的通信及PLC與從站間的連接問題。 　PROFIBUS連接的系統(tǒng)由主站和從站組成。主站能控制總線，當(dāng)主站得到總線控制權(quán)時(shí)可以主動(dòng)發(fā)送信息。主站又可分為一類主站和二類主站。一類主站是可決定總線的數(shù)據(jù)通信，當(dāng)主站得到總線控制權(quán)時(shí)，沒有外界請(qǐng)求也可以主動(dòng)發(fā)送信息。二類主站是操作員工作站、編程器、操作員接口等，完成各站點(diǎn)的數(shù)據(jù)讀寫、系統(tǒng)配置、故障診斷等。從站為簡(jiǎn)單的外圍設(shè)備，典型的從站為傳感器、執(zhí)行器及變送器，它們沒有總線控制權(quán)，僅對(duì)接收到的信息給予回答，或者主站發(fā)出請(qǐng)求時(shí)回送給該主站相應(yīng)的信息。典型的從站包括:輸入輸出裝置、閥門、驅(qū)動(dòng)器和測(cè)量發(fā)送器。主站之間使用令牌環(huán)方式通信，主站與從站之間采用主－從方式通信。本文中的一類主站是指PLC，二類主站是通用PC機(jī)。其通信原理如圖1所示。 　PROFIBUS協(xié)議基礎(chǔ)為OSI/ISO網(wǎng)絡(luò)參考模型，它僅使用了第一層物理層、第二層數(shù)據(jù)鏈路層和用戶層，第三到第七層沒有使用。 　若選用PLC作為一類主站存在兩種情況:其一是處理器CPU帶內(nèi)置PROFIBUS接口（這種CPU通常具有一個(gè)PROFIBUS-DP和一個(gè)MPI接口）;其二是PROFIBUS通信處理器（CPU不帶PROFIBUS接口，需要配置PROFIBUS通信處理器模塊）。 　PC機(jī)加PROFIBUS網(wǎng)卡可作為主站，這類網(wǎng)卡具有PROFIBUS/DP/PA/FMS接口。選擇與網(wǎng)卡配合使用的軟件包，軟件功能決定PC機(jī)作一類主站還是二類主站。本文選擇CP5611網(wǎng)卡，軟件選擇Step7軟件包，因此PC機(jī)僅作為編程監(jiān)控的二類主站。 　CP5611自身不帶微處理器，是短PCI卡，可運(yùn)行多種軟件包，9針D型插頭可成為PROFIBUS－DP和MPI接口。它具有以下功能: ?。?） DP功能 　PG/PC機(jī)成為一個(gè)PROFIBUS-DP一類主站，可連接DP分散型I/O設(shè)備。主站具有DP協(xié)議諸如初始化、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、故障診斷、數(shù)據(jù)傳輸及控制等功能。 ?。?） S7 FUNCTION 　實(shí)現(xiàn)SIMATIC S7設(shè)備之間的通信。用戶可使用PG/PC對(duì)SIMATIC S7/S5編程。 ?。?） 支持SEND/RECEIVE功能。 ?。?） PG FUNCTION 　使用STEP7 PG/PC支持MPI接口。 4 PLC與從站 　4.1 信息內(nèi)容 　PLC與從站之間的數(shù)據(jù)傳送由一個(gè)串行通信請(qǐng)求啟動(dòng)，發(fā)出請(qǐng)求的從站叫做源，接受請(qǐng)求的從站叫做目標(biāo)，該串行通信請(qǐng)求設(shè)置在用戶程序中，包含下列信息: 　（1） 接收通信請(qǐng)求的目標(biāo)或從站的標(biāo)識(shí)號(hào); ?。?） 數(shù)據(jù)傳送的方向（數(shù)據(jù)可以雙向傳送）; ?。?） 數(shù)據(jù)傳送的目標(biāo)地址; 　（4） 數(shù)據(jù)傳送的源地址; ?。?） 傳送的數(shù)據(jù)數(shù)量。 　4.2 格式要求 　當(dāng)源從站的用戶程序啟動(dòng)通信請(qǐng)求后，上述通信請(qǐng)求信息被傳送給通信控制，通信控制將這些信息轉(zhuǎn)換成適用于串行線接口發(fā)送的適當(dāng)格式，該格式有如下要求: 　（1） 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)信息碼，對(duì)需要的信息是進(jìn)行編碼還是解碼; ?。?） 根據(jù)通信協(xié)議，對(duì)通信請(qǐng)求信息和發(fā)送的數(shù)據(jù)文本是進(jìn)行匯編還是反匯編; ?。?） 對(duì)傳送過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤的檢查方法。 　一旦啟動(dòng)了通信請(qǐng)求，且數(shù)據(jù)已進(jìn)行了正確的格式轉(zhuǎn)換，串行接口將通過串行通信線把數(shù)據(jù)發(fā)送出去。在圖2中，主計(jì)算機(jī)通過啟動(dòng)以一個(gè)查詢序列開始的通信請(qǐng)求來和遠(yuǎn)方從站建立通信，為保持該通信，被請(qǐng)求的從站必須在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間確認(rèn)該查詢。 　通信建立以后，主計(jì)算機(jī)向PLC發(fā)送一個(gè)傳送數(shù)據(jù)文件塊所必須的標(biāo)題語言，一旦PLC接收了這個(gè)標(biāo)題信息，則數(shù)據(jù)文件就可以在主計(jì)算機(jī)和PLC之間進(jìn)行傳送。 　當(dāng)PLC接收到數(shù)據(jù)信息以后，就按照數(shù)據(jù)傳送的相反順序?qū)@些數(shù)據(jù)信 息進(jìn)行處理。首先將它們從串行方式轉(zhuǎn)換為并行方式，然后從協(xié)議中抽取字符以一定的方式對(duì)它們進(jìn)行處理，最后，這些數(shù)據(jù)信息通過用戶程序從PLC的一個(gè)存儲(chǔ)器送到另一個(gè)存儲(chǔ)器。 5 結(jié)束語 　PLC與現(xiàn)場(chǎng)儀器的通信，完成了DP網(wǎng)絡(luò)的功能，使控制分散化，降低了系統(tǒng)的工作風(fēng)險(xiǎn)，將在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中起到不可忽視的作用。PLC在DP網(wǎng)絡(luò)中與二類主站的通信，不僅可以滿足調(diào)試和監(jiān)視程序運(yùn)行的功能，而且可以在二類主站上編寫一段人機(jī)界面，方便工作人員更直觀方便的監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)儀器的工作狀態(tài)。