1 引言

我廠新建的硫磺回收裝置是一個規(guī)模較小的裝置，出于建設成本方面的考慮，我們設計將mtl公司的基于過程i/o的現(xiàn)場總線模塊與foxboro公司的dcs控制系統(tǒng)結合，達到了較高的費效比。

現(xiàn)將系統(tǒng)的設計思路簡述如下:

mtl公司的i/o模塊是符合profibus標準的過程i/o模塊，它的特點是在現(xiàn)場安裝，從而節(jié)省電纜、降低成本，而且防爆、耐腐蝕。

foxboro公司的i/a`s是功能強大的dcs系統(tǒng)，其micro-i/a工作站提供了與其它廠商協(xié)議的通訊接口。

將兩家的產品集成，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，組成一個造價低、功能強的集中分散控制系統(tǒng)是我們的目標。

2 profibus總線技術

2.1 profibus的主要特點

(1) profibus是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現(xiàn)場總線標準。廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通電力等其他領域自動化。

(2) profibus由三個兼容部分組成，即profibus-dp( decentralized periphery)、profibus- pa(process automation)和profibus-fms (field bus message specification)。

(3) profibus - dp:是一種高速低成本通信，用于設備級控制系統(tǒng)與分散式i/o的通信。使用profibus-dp可取代辦24vdc或4-20ma信號傳輸。

(4) profibus是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術?？蓪崿F(xiàn)現(xiàn)場設備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網絡，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設備智能化提供了可行的解決方案。

(5) 與其它現(xiàn)場總線系統(tǒng)相比，profibus的最大優(yōu)點在于具有穩(wěn)定的國際標準en50170作保證，并經實際應用驗證具有普遍性。目前已應用的領域包括加工制造、過程控制和自動化等。profibus開放性和不依賴于廠商的通信的設想，已在10多萬成功應用中得以實現(xiàn)。市場調查確認，在德國和歐洲市場中 profibus占開放性工業(yè)現(xiàn)場總線系統(tǒng)的市場超過40%。profibus有國際著名自動化技術裝備的生產廠商支持，它們都具有各自的技術優(yōu)勢并能提供廣泛的優(yōu)質新產品和技術服務。

2.2 profibus協(xié)議結構

profibus協(xié)議結構是根據(jù)iso7498國際標準，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網絡(osi)作為參考模型。該模型共有七層。

profibus-dp:定義了第一、二層和用戶接口，第一層為物理層，第二層為數(shù)據(jù)鏈路層，第三～六層末使用，第七層為應用層。第三到七層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設備可調用的應用功能，并詳細說明了各種不同profibus-dp設備的設備行為。

2.3 profibus傳輸技術

(1) profibus提供了三種數(shù)據(jù)傳輸類型:

(a) 用于dp和fms的rs485傳輸。

(b) 用于pa的iec1158-2傳輸。

(c) 光纖

(2) 用于dp/fms的rs485傳輸技術

rs-485傳輸是profibus最常用的一種傳輸技術。這種技術通常稱之為h2。采用的電纜是屏蔽雙絞銅線。

2.4 rs-485傳輸設備安裝要點

(1) 全部設備均與總線連接。

(2) 每個分段上最多可接32個站(主站或站)。

(3) 每段的頭和尾各有一個總線終端電阻，確保操作運行不發(fā)生誤差。兩個總線終端電阻必須永遠有電源。

(4) 當分段站超過32個時，必須使用中繼器連接各段總線。串聯(lián)的中繼器一般不超過3個。中繼器沒有站地址，但被計算在每段的最多站數(shù)中。

(5) 電纜最長長度取決于傳輸速率。如使用a型電纜，則傳輸速率與長度如表

(6) a型電纜參數(shù): 阻抗:135-165ω 電容:<30 pf/m 回路電阻:110ω;導線面積:0.64mm2>0.34mmω

(7) rs-485的傳輸技術的profibus網絡最好使用9針d型插頭。

(8) 當連接各站時，應確保數(shù)據(jù)線不要擰絞，系統(tǒng)在高電磁發(fā)射環(huán)境(如汽車制造業(yè))下運行應使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可提高電磁兼容性(emc)。

(9) 如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應在兩端與保護接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來覆蓋，以保持良好的傳導性。另外建議數(shù)據(jù)線必須與高壓線隔離。

(10) 超過500k bit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率時應避免使用短截線段，應使用市場上現(xiàn)有的插頭可使數(shù)據(jù)輸入和輸出電纜直接與插頭連接，而且總線插頭連接可在任何時候接通或斷開而并不中斷其它站的數(shù)據(jù)通信。

2.5 profibus控制系統(tǒng)組成

(1) 一類主站:指plc、pc或可做一類主站的控制器。主要完成總線通信控制與管理。(2) 二類主站

a) 分散式i/o(非智能型i/o):通常由電源部分、通信適配器部分和接線端子部分組成。分散式i/o不具有程序存儲和程序執(zhí)行功能，通信適配器部分接收主站指令，按主站指令驅動i/o，并將i/o輸入及故障診斷等住處返回給主站。通常分散型i/o是由主站統(tǒng)一編址，這樣在主站編程時使用分散式i/o與使用主站的i/o沒有什么區(qū)別。