作者：北京清華大學核能技術設計研究院（100084） 黃毅斌 向新程 來源：《電子技術應用》 基于profibus現場總線技術的 鈷-60集裝箱檢查控制系統(tǒng) 摘要：簡述了ｐｒｏｆｉｂｕｓ現場總線，并詳細介紹了基于ｐｒｏｆｉｂｕｓ現場總線的鈷－６０集裝箱檢查控制系統(tǒng)的結構及其所實現的功能以及系統(tǒng)的特性和優(yōu)點。 關鍵詞：現場總線 控制系統(tǒng) ｐｒｏｆｉｂｕｓ總線 鈷－６０集裝箱檢查系統(tǒng) 現場總線（ｆｉｅｌｄｂｕｓ）技術是一種實現現場級設備數字化通信的網絡技術。它使自控系統(tǒng)與設備具有了通信能力，通過把它們連成網絡系統(tǒng)而成為企業(yè)信息網絡的底層，使企業(yè)信息溝通的覆蓋范圍延伸到生產現場?，F場總線技術的出現和發(fā)展，使得建構一種全數字、全分散、全開放的控制系統(tǒng)成為可能，導致了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結構的變革。 作為當前自動化領域最熱門的技術之一，現場總線仍處在不斷的發(fā)展中，現在已經出現了許多種現場總線標準，如ｐｒｏｆｉｂｕｓ、ｌｏｎｗｏｒｋｓ、ｃａｎ、ｈａｒｔ等。由不同行業(yè)發(fā)展起來的現場總線產品技術水平各不一樣，應用范圍和前景也各不相同，現在仍沒有國際統(tǒng)一的現場總線標準。因此，在采用該技術進行實際的控制系統(tǒng)設計時，必須綜合考慮各方面的因素，使所選擇的產品滿足系統(tǒng)的實際需要，并符合技術發(fā)展的主流。 鈷－６０集裝箱檢查系統(tǒng)是一種利用數字輻射成像原理的大型射線無損檢測設備，為了保證環(huán)境的輻射安全和系統(tǒng)穩(wěn)定運行，對控制系統(tǒng)的安全性和可靠性要求非常高。綜合比較世界上幾種較為流行的現場總線，選用了德國西門子公司基于ｐｒｏｆｉｂｕｓ總線的ｓ７系列ｐｌｃ產品，建立起功能完備、技術先進的集裝箱檢查控制系統(tǒng)。 1 ｐｒｏｆｉｂｕｓ概述 ｐｒｏｆｉｂｕｓ作為符合歐洲標準ｅｎ ５０１７０的現場總線系統(tǒng)，是一種國際性的開放式的現場總線標準，由西門子、ａｂｂ等十幾家公司和德國技術部共同推出，是目前國際上推廣速度最快、用戶最多、應用范圍最廣、最有發(fā)展前景的現場總線。ｐｒｏｆｉｂｕｓ總線對ｉｓｏ／ｏｓｉ模型的七層通信體系結構進行了優(yōu)化，只有物理層、數據鏈路層和應用層，這種流體型結構確保了數據傳輸的快速性和有效性。ｐｒｏｆｉｂｕｓ總線包括ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ｄｐ、ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ｆｍｓ、ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ｐａ三個兼容版本。其中ｄｐ協(xié)議主要用于分布式控制系統(tǒng)的高速數據傳輸，最高傳輸速度可達１．５ｍｂｐｓ，尤其適合自動化控制領域的應用。 ｐｒｏｆｉｂｕｓ可使分散式數字化控制器從現場底層到車間級網絡化，系統(tǒng)分為主站和從站，是一種單主站、多從站的網絡結構。主站決定總線的數據通信，可以主動發(fā)送信息。從站為外圍設備，如輸入輸出設備、驅動器等，它們沒有總線控制權，僅對接收到的信息給予確認或當主站發(fā)出請求時向它發(fā)送信息。 2 系統(tǒng)結構 由清華大學核能技術設計研究院開發(fā)研制的鈷－６０集裝箱檢查系統(tǒng)利用了γ射線與物質相互作用的原理，以移動式６０ｃｏ工業(yè)γ照相機作為放射源。放射源發(fā)射出的γ射線束穿過被檢物體后，進入陣列探測器轉化為與射線強度成正比的電信號，經過前置放大器放大、信號采集電路完成ａ／ｄ變換后送到數據采集機，得到反映集裝箱內物體分布情況的二維投影圖像。鈷－６０集裝箱檢查系統(tǒng)包括射線源、準直器、陣列探測器、電子學系統(tǒng)、數據采集機、圖像處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成?如圖１所示。 控制系統(tǒng)是鈷－６０集裝箱檢查站的重要組成部分之一，它協(xié)調各子系統(tǒng)的運作，并保證整個鈷－６０集裝箱檢查系統(tǒng)的正常運行?？刂葡到y(tǒng)主要包括拖車的運行控制、圖像數據采集控制、射線源快門控制、安全聯鎖控制和系統(tǒng)運行監(jiān)控等部分。控制系統(tǒng)按功能可劃分為三個層次：現場設備層、設備控制層和管理監(jiān)控層，其結構圖如