现场总线模块与DCS软件的集成

1 引言

我厂新建的硫磺回收装置是一个规模较小的装置，出于建设成本方面的考虑，我们设计将mtl公司的基于过程i/o的现场总线模块与foxboro公司的dcs控制系统结合，达到了较高的费效比。

现将系统的设计思路简述如下:

mtl公司的i/o模块是符合profibus标准的过程i/o模块，它的特点是在现场安装，从而节省电缆、降低成本，而且防爆、耐腐蚀。

foxboro公司的i/a`s是功能强大的dcs系统，其micro-i/a工作站提供了与其它厂商协议的通讯接口。

将两家的产品集成，实现优势互补，组成一个造价低、功能强的集中分散控制系统是我们的目标。

2 profibus总线技术

2.1 profibus的主要特点

(1) profibus是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他领域自动化。

(2) profibus由三个兼容部分组成，即profibus-dp( decentralized periphery)、profibus- pa(process automation)和profibus-fms (field bus message specification)。

(3) profibus - dp:是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式i/o的通信。使用profibus-dp可取代办24vdc或4-20ma信号传输。

(4) profibus是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。

(5) 与其它现场总线系统相比，profibus的最大优点在于具有稳定的国际标准en50170作保证，并经实际应用验证具有普遍性。目前已应用的领域包括加工制造、过程控制和自动化等。profibus开放性和不依赖于厂商的通信的设想，已在10多万成功应用中得以实现。市场调查确认，在德国和欧洲市场中 profibus占开放性工业现场总线系统的市场超过40%。profibus有国际著名自动化技术装备的生产厂商支持，它们都具有各自的技术优势并能提供广泛的优质新产品和技术服务。

2.2 profibus协议结构

profibus协议结构是根据iso7498国际标准，以开放式系统互联网络(osi)作为参考模型。该模型共有七层。

profibus-dp:定义了第一、二层和用户接口，第一层为物理层，第二层为数据链路层，第三～六层末使用，第七层为应用层。第三到七层未加描述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同profibus-dp设备的设备行为。

2.3 profibus传输技术

(1) profibus提供了三种数据传输类型:

(a) 用于dp和fms的rs485传输。

(b) 用于pa的iec1158-2传输。

(c) 光纤

(2) 用于dp/fms的rs485传输技术

rs-485传输是profibus最常用的一种传输技术。这种技术通常称之为h2。采用的电缆是屏蔽双绞铜线。

2.4 rs-485传输设备安装要点

(1) 全部设备均与总线连接。

(2) 每个分段上最多可接32个站(主站或站)。

(3) 每段的头和尾各有一个总线终端电阻，确保操作运行不发生误差。两个总线终端电阻必须永远有电源。

(4) 当分段站超过32个时，必须使用中继器连接各段总线。串联的中继器一般不超过3个。中继器没有站地址，但被计算在每段的最多站数中。

(5) 电缆最长长度取决于传输速率。如使用a型电缆，则传输速率与长度如表

(6) a型电缆参数: 阻抗:135-165ω 电容:<30 pf/m 回路电阻:110ω;导线面积:0.64mm2>0.34mmω

(7) rs-485的传输技术的profibus网络最好使用9针d型插头。

(8) 当连接各站时，应确保数据线不要拧绞，系统在高电磁发射环境(如汽车制造业)下运行应使用带屏蔽的电缆，屏蔽可提高电磁兼容性(emc)。

(9) 如用屏蔽编织线和屏蔽箔，应在两端与保护接地连接，并通过尽可能的大面积屏蔽接线来覆盖，以保持良好的传导性。另外建议数据线必须与高压线隔离。

(10) 超过500k bit/s的数据传输速率时应避免使用短截线段，应使用市场上现有的插头可使数据输入和输出电缆直接与插头连接，而且总线插头连接可在任何时候接通或断开而并不中断其它站的数据通信。

2.5 profibus控制系统组成

(1) 一类主站:指plc、pc或可做一类主站的控制器。主要完成总线通信控制与管理。(2) 二类主站

a) 分散式i/o(非智能型i/o):通常由电源部分、通信适配器部分和接线端子部分组成。分散式i/o不具有程序存储和程序执行功能，通信适配器部分接收主站指令，按主站指令驱动i/o，并将i/o输入及故障诊断等住处返回给主站。通常分散型i/o是由主站统一编址，这样在主站编程时使用分散式i/o与使用主站的i/o没有什么区别。