摘要：結合出口土耳其產品，針對六米焦爐電氣控制系統中應用的PROFIBUS-DP總線通訊技術，闡述了PROFIBUS—DP網絡系統在工業控制當中的具體應用。 關鍵詞：PROFIBUS—DP； 冗余； Y—Link； ET2OOM 1 前言 　　隨著計算機控制的迅速推廣和普及，許多企業已大量使用各種可編程設備，如工業控制計算機、PLC及變頻器等。有的企業已經實現了全車間乃至全廠的綜合自動化，即將不同產品的可編程設備連接在單層或多層網絡上，使它們相互之間進行數據通信，實現分散控制和集中管理。因此，通訊與網絡已成為控制系統中不可缺少的重要組成部分，也是控制系統中設計與維護的重難點之一。 2 軟硬件構成 　　PROFIBUS是不依賴于生產廠家，且開放的現場總線，各種自動化設備均可通過同樣的接1：3交換信息。PROFIBUS-DP是一種高速低成本通信，用于設備級控制系統與分散式I／O的通信。使用PROFIBUS—DP可取代24VDC或4-20mA信號傳輸。特別適合于PLC與現場級分布式I／O設備之間的通訊。 2．1 硬件 （1）總線連接器 　　PROFIBUS—DP標準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。 （2）總線終端器 　　在數據線A和B的兩端均應加接總線終端器（見圖1）。總線終端器的下拉電阻與數據基準電位DGND相連；上拉電阻與供電正電壓 相連。當總線上無站發送數據時，這兩個電阻能保證總線上有一個確定的空閑電位，采用開關來選擇是否使用它。 2．2 軟件 　　（1）通訊模型PROFIBUS-DP可以使用靈活的拓撲結構，支持線性、樹形、環形結構以及冗余的通訊模型。 　　（2）電子設備數據文件（GSD） 　　為了將不同廠家 生 產 的PROFIBUS產品集成在一起，生產廠家必須以GSD文件，即電子設備數據庫文件方式提供這些產品的功能參數（如I／O點數、診斷信息、波特率及時間監視等）。標準的GSD數據將通信擴大到操作員控制級。使用根據GSD文件所作的組態工具可將不同廠商生產的設備集成在同～總線系統中。GSD文件可分為三個部分： 　　① 總規范包括生產廠商和設備名稱、硬件和軟件版本、波特率、監視時間間隔及總線插頭指定信號。 　　② 與DP主站有關的規范，包括各項參數，如允許從站個數、上裝／下裝能力。 　　③ 與DP從站有關的規范，包括從站輸入／輸出通道數、類型及診斷數據等。 3 應用 　　下面以出口土耳其六米焦爐為例，對PROFIBUS—DP網絡通訊如何實現控制進行具體闡述，見圖2。 3．1 冗余系統 　　 土耳其六米焦爐的CPU采用的是西門子s7—417H冗余系統。打開STEP7，在STEP7中新建一個項目，在Inset菜單下的Station選項中選擇SIMA—TICH Station，添加一個新的S7—400H站。具體組態步驟如下： 　　（1）在S7．400H站目錄下雙擊ttardware打開硬件配置。 　　（2）添加一個UR2 H機架。 　　（3）配置電源和CPU，并設定CPU上PROFIB—US DP主站的地址為2。 　　（4）添加同步子模板到IF1和IF2槽位上。 　　（5）添加以太網網卡并配置MAC網絡地址。只有以太網可以與HMI系統WINCC通信。 　 （6）將機架0的硬件配置拷貝、粘貼、復制機架1并調整網絡參數，如以太網的MAC地址等，在硬件組態中出現兩個機架，見圖3。 （7）系統參數設置 　　 容錯站中的模板參數賦值與s7—400標準站中的模板參數賦值沒有什么區別。對于中央處理器單元只需對CPU0（機架0上的CPU）設定CPU參數，所設定的數值將自動分配給CPU1（機架1上的CPU）。 　　若CPU0和CPU1沒有形成環網，那么兩者參數完全一樣，否則，以下參數CPU1的設置將與CPUO不同。 　　· CPU的MPI地址 　　· 集成PROFIBUS DP接口站地址和診斷地址 　　· I／O地址區中的模板在I／O地址區編址的模板必須完全在過程映象內或完全在過程映象外，否則不能保證數據的一致性。 　　 CPU系統參數設置具體如下： 　　（1）點擊Cycle／Clock menlory（循環／時鐘存儲器）選項欄，設置CPU循環處理參數。 　　建議設置： 　　掃描循環監視時間盡可能長（如6000 Ills） 　　過程輸入映象盡可能小（稍大于實際使用的輸入點數） 　　過程輸出映象盡可能小（稍大于實際使用的輸出點數） 　　出現I／O訪問錯誤時調用“OB 85”，只用于輸入錯誤和輸出錯誤的情況。 　　（2）設置診斷緩沖區中的報文數量 　　在“Diagnostics／Clock（診斷／時鐘）”選項欄中可以設置診斷緩‘沖區的報文數量建議設定較大數值，如l000。 　　（3）模塊的監控時間 　　在“Staltup（啟動）”選項欄中，可以指定模塊監視時間，它取決于容錯站的配置。如果監視時間太短，CPU將在診斷緩沖區中輸入W"I6"6547事件。 　　參數的傳輸時間取決于以下因素： 　　· 總線系統的傳輸速率（傳輸速率高=>傳輸時間短） 　　· 參數和系統數據塊的大小（參數長=>傳輸時間長） 　　· 總線系統上的負載（從站多=>傳輸時間長） 　　建議設置：600（對應于6O秒） （4）CPU自檢周期 　　在“H Parameter（冗余系統參數）”選項欄中，配置CPU后臺自檢的周期。可選范圍為10——60000min。建議設置：使用缺省值90min。 3．2 配置ET200M從站 　　 I／O模塊采用PROFIBUS—DP遠程通訊的方式，用ET200M來實現。具體步驟如下： 　　（1）點擊DP總線“master：DP master system（1）”，在硬件目錄PROFIBUS DP下，選擇一個IM153—2的站點，雙擊添加一個ET200M站。 　　（2）設定ET200M站的地址。 　　（3）在ET200M站上添加I／O模塊。從站配置后見圖4。 3.3 Y—Link 　　由于該設計采用冗余系統，故在現場的控制級設備的DP通訊就必須用Y—Link來實現。配置Y—Link耦合器步驟如下： 　　（1）點擊DP總線“master：DP master system（1）”，在硬件目錄的DP／PA Link下選擇IM157，并雙擊添加一個站。 　　（2）設定Y—Link站地址 　　（3）選擇將Y—Link設置為一個DP／DP耦合器。 　　（4）在Y—Link后的PROFIBUS總線上添加單一總線接口的從站站點，如：Masterdrive等。組態變頻器、編碼器等現場設備需要安裝相應的GSD文件，組態完成的界面見圖4。 4 結束語 　　PROFIBUS—DP技術的應用，提高了設備的自動化控制水平，不但減少了設備間大量的硬線連接與設備的故障點，使運行更加安全可靠，而且用戶平時維護的工作量也大大減少，同時節約了投資設備的后繼成本，是工業現場控制級設備電氣自動化發展的方向，是網絡發展的趨勢，也是信息技術發展的必然結果。 參考文獻 1．SIEMENS．工業通訊及現場設備手冊，2001，10 2．SIEMENS．MMV440．系統使用大全手冊，2002，08 3．SIEMENS．SIMOVERT．MASTERDRIVES．矢量控制使用大全手冊，2000，06 4．SIEMENS．SIMATIC S7——400可編程序控制器．產品目錄， 2003