摘要：介紹了Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的主要特點(diǎn)、基本功能以及該總線技術(shù)在煤礦設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，論述了在監(jiān)控系統(tǒng)中Profibus—DP現(xiàn)場(chǎng)總線的主站系統(tǒng)和從站系統(tǒng)的硬件配置及相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線；Profibus—DP；監(jiān)控系統(tǒng)；煤礦設(shè)備

Application of Profibus in the Supervisory Control System of Coal Mine Equipment

[align=center]LU Jian-jun （Tunliu Coal Mine，Changzhi 046000．China）[/align] Abstract：This paper introduces the main characteristics and basic function of Profibus—DP field highway，andits application in the system of coal mine equipment and supervisory contro1．it also discusses the hardware collocation of major system and subsidiary system and its related software design in the system of supervisory control． Key words：field highway；Profibus—DP；supervision control system；coal mine equipment 　　煤礦壓風(fēng)機(jī)、主通風(fēng)機(jī)及向生產(chǎn)供水的水泵均為煤礦生產(chǎn)中重要的環(huán)節(jié)，對(duì)這些設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，是保障煤礦安全生產(chǎn)、保持設(shè)備高效及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有效手段?，F(xiàn)簡(jiǎn)介Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。 [b]1 Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 1．1 Profibus概述[/b] 　　　　Profibus是一種國(guó)際化、開(kāi)放式、不依賴(lài)于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，用于工業(yè)自動(dòng)化日益廣泛，Profibus根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)分為Profibus—DP、Profibus— FMS、Profibus～ PA 3個(gè)兼容版本。其中Pr0fibu DP 是一種高速（數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)12 Mbit／s）的經(jīng)濟(jì)的設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò)，主要用于現(xiàn)場(chǎng)控制器與分散I／O之間的通信；Profibus—PA專(zhuān)為過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì)，采用IECI158—2標(biāo)準(zhǔn)，可提供本質(zhì)安全特性，適用于安全性要求較高及由總線供電的場(chǎng)合；Profibus—FMS主要解決車(chē)間級(jí)通信問(wèn)題，完成中等傳輸速度的循環(huán)數(shù)據(jù)或非循環(huán)數(shù)據(jù)的交換任務(wù)。 1．2 Profibus—DP的主要特征 　　Profibus-DP使用物理層、數(shù)據(jù)鏈接層（第1層、2層）和用戶(hù)接口，用于現(xiàn)場(chǎng)層的高速數(shù)據(jù)傳送，主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息?？偩€循環(huán)時(shí)間必須要比主站程序循環(huán)時(shí)間短。此外，Profibus—DP還提供智能化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報(bào)警處理及復(fù)雜設(shè)備在運(yùn)行中參數(shù)的確定。 　　Profibus-DP的基本功能和特性： 　　（1）遠(yuǎn)距離高速通信：波特率從0．096～12Mb／s；最大距離12Mb／s時(shí)100m，15Mb／s時(shí)200m，還可以用中繼器加長(zhǎng)。 　　（2） 分布式結(jié)構(gòu)：各主站間令牌傳遞，主站與從站為主從傳送，每段可達(dá)32個(gè)站，用連接器連接段，最多可達(dá)126個(gè)站。 　　（3） 易于安裝：因?yàn)镽S485的傳輸技術(shù)簡(jiǎn)單，雙絞線的敷設(shè)不需要專(zhuān)業(yè)知識(shí)，總線結(jié)構(gòu)使得1個(gè)站點(diǎn)裝卸載不影響其它站點(diǎn)的正常工作，系統(tǒng)的安裝還可以分別進(jìn)行，后期安裝的系統(tǒng)不會(huì)對(duì)前期安裝的系統(tǒng)造成妨礙。 　?。?） 診斷功能：經(jīng)過(guò)擴(kuò)展的Profibus-DP的診斷功能能對(duì)故障進(jìn)行快速定位，診斷信息在總線上傳輸并由主站采集。 　　（5） 開(kāi)放式通信網(wǎng)絡(luò)。 　?。?） 可靠性和保護(hù)機(jī)制：Profibus-DP允許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)。 　　每個(gè)Profibus-DP系統(tǒng)有3種類(lèi)型的設(shè)備：一級(jí)DP主站（DMP1），即中央控制器（如PLC、PC），在預(yù)定的信息周期內(nèi)與分散的站交換信息；二級(jí)DP主站（DMP2），指組態(tài)設(shè)備、編程器或操作面板，完成各站點(diǎn)的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)、系統(tǒng)配置、故障診斷等；DP從站，指進(jìn)行輸入、輸出信息采集和發(fā)送外圍設(shè)備（如PLC、分散式I／O、驅(qū)動(dòng)器、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)）。 2 大型設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 　　在煤礦大型設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)中采用了Profibus—DP現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)控制系統(tǒng)有1臺(tái)Profibus-DP主站．3臺(tái)Profibus-DP從站及現(xiàn)場(chǎng)的通風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、水泵及各種變送器組成。主站設(shè)在主監(jiān)控室中，從站設(shè)在每個(gè)監(jiān)控設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)，由Profibus—DP總線將所有從站設(shè)備連接起來(lái)，其中Profibus—DP主站為研華IP 一610P／PIII型工控機(jī)，Profibus—DP從站均采用SIMATICS7—300系列的CPU315—2DP PLC，分別擴(kuò)展了不同數(shù)量的模擬量輸入模塊、數(shù)字量輸入 出模塊。從站CPU3l5—2DP CPU模塊有1個(gè)DP通訊口、用于與Profibus—DP總線連接，在Profibus—DP總線網(wǎng)絡(luò)上，該P(yáng)LC可以作為主站，也可以作為從站。CPU模塊的另一個(gè)通訊口為一個(gè)MPI多點(diǎn)通訊口，用以通過(guò)MPI網(wǎng)絡(luò)連接到計(jì)算機(jī)，人機(jī)界面顯示屏或手持編程器。 　　在此監(jiān)控系統(tǒng)中因?yàn)?臺(tái)從站距離主站都較遠(yuǎn)，這樣在每一個(gè)從站現(xiàn)場(chǎng)還設(shè)計(jì)有人機(jī)界面。該人機(jī)界面為26cm液晶觸摸屏，通過(guò)它可以顯示現(xiàn)在設(shè)備的詳細(xì)運(yùn)行參數(shù)，也可以控制每一從站相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行。 2．1 Profibus—DP主站 　　本系統(tǒng)DP主站采用研華工控機(jī)作為上位機(jī)，通過(guò)siemensProfibus現(xiàn)場(chǎng)總線接口卡CP561l與現(xiàn)場(chǎng)總線相連。這樣工控機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)總線就連接為能完成組態(tài)、運(yùn)行、操作等功能的完整的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 2．2 Profibus—DP從站1 　　從站1監(jiān)控空壓機(jī)的運(yùn)行，Profibus—DP從站地址配置為3，CPU3l5—2DP中央處理單元擴(kuò)展模塊數(shù)量共有9塊，而S7—300一個(gè)機(jī)架上最多為8個(gè)模塊。因此又通過(guò)擴(kuò)展模塊IM365擴(kuò)展第2個(gè)機(jī)架。 2．3 Profibus—DP從站2 　　從站2監(jiān)控水泵的運(yùn)行，Profibus—DP從站地址配置為4。CPU3l5—2DP中央處理單元共擴(kuò)展模擬量模塊、開(kāi)關(guān)量輸入／車(chē)俞出模塊6個(gè)。 2．4 Profibus—DP從站3 　　從站3監(jiān)控風(fēng)井通風(fēng)機(jī)及風(fēng)井風(fēng)壓、瓦斯、粉塵 等參數(shù)，Profibus—DP從站地址配置為5。 [b]3 工業(yè)廣場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 3．1 下位機(jī)監(jiān)控軟件（從站）[/b] 　　本系統(tǒng)采用SIMATIC S7—300的配套編程工具STEFY7 v5．1完成硬件組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、PLC程序編制、測(cè)試、調(diào)試和文檔處理。程序由組織塊（OB）、功能塊（FB、FC）和數(shù)據(jù)塊（DB）構(gòu)成。其中，OB是PLC的主監(jiān)控掃描程序，用于控制程序的運(yùn)行。FB、FC各個(gè)功能子程序塊，DB數(shù)據(jù)塊為存儲(chǔ)各運(yùn)行數(shù)據(jù)區(qū)域。在本監(jiān)控系統(tǒng)中對(duì)各從站的DB塊進(jìn)行了同一分類(lèi)：DB1塊數(shù)據(jù)為采集的各參數(shù)原始值（未經(jīng)過(guò)量程或數(shù)據(jù)變換處理的值），DB2為經(jīng)過(guò)處理后的參數(shù)，DB10為人機(jī)界面與從站的交換數(shù)區(qū)。 3．2 上位機(jī)監(jiān)控軟件（主站） 　　上位機(jī)的操作系統(tǒng)為Windows2000 Profession—al，Profibus—DP通訊配置軟件為Siemens公司的Softnet PB和C0M Profibus．監(jiān)控軟件采用工控軟件— —北京亞控公司的組態(tài)王Kingview6．02．它集控制技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)、圖形技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身，含有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、報(bào)表查詢(xún)等控件，為工程技術(shù)人員提供很好的二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)。各功能畫(huà)面設(shè)計(jì)采用下拉式菜單，主要有3個(gè)從站設(shè)備模擬運(yùn)行畫(huà)面、運(yùn)行控制畫(huà)面，各從站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)、實(shí)時(shí)運(yùn)行曲線、歷史趨勢(shì)曲線等等。 4 結(jié)語(yǔ) 　　該型設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)采用PrOfibu DP現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)分布式控制，已可以在現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。實(shí)踐證明，采用該總線技術(shù)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，抗干擾能力強(qiáng)，降低了系統(tǒng)成本。