PROFIBUS—DP現場總線在礦井提升控製係統中的應用
信息技術
作者：劉愛文 李盛國
【摘 要】介紹了PROFIBUS-DP①現場總線的技術特點，討論了在工業控製係統中采用現場總線的實用性，以及PROFIBUS-DP在工業控製係統中應用的優點，並介紹PROFIBUS-DP在金川集團公司二礦區主井提升係統地實現過程。
【關鍵詞】現場總線；PROFIBUS-DP；提升控製係統
1、引言
現場總線是連接智能現場設備和自動化係統的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡PROFIBUS是目前世界上應用最為廣泛的現場總線技術之一，是德國國家標準DIN 19245和歐洲標準EN 50170的現場總線標準，並在1999年12月成為國際標準IEC 61158的一部分。它包括了高速總線OFIBUS.DP（H2）和用於過程控製的低速總線PROFIBUS-PA（H1），使其在結構和性能上優越於其他現場總線。與其他現場總線係統相比，PROFIBUS的最大優點是它的普遍性，它廣泛應用在加工製造、過程和樓宇自動化等領域，並可同時實現集中控製、分散控製和混合控製3種方式。
PROFIBUS由3個兼容部分組成，即PROFIBUS—DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS.FMS。PROFIBUS—DP是一種高速低成本通信，用於設備級控製係統與分散式I/O的通信。PROFIBUS-PA專用於過程自動化領域。PROFIBUS—FMS則用於車間級監控網絡，其功能強大和配置靈活，但是由於配置和編程比較繁瑣，目前很少使用，逐漸被淘汰。其中應用最為廣泛的是PROFIBUS—DP。
PROFIBUS—DP是一種高速和便宜的通信連接，它為自動控製係統和設備分散的I/O之間進行通信使用專門設計。PROFIBUS-DP模塊可取代0—10v或4—20mA的串聯式信號傳輸。直接數據鏈路映像（DDLM）提供的用戶接口，使得對數據鏈路層的存取變得簡單方便，傳輸可使用Rs_485傳輸技術或光纖媒體。將ROFIBUS-DP引入控製係統，可以獲得較好的開放性、可靠性，具有較高的性能價格比。
2、PROFIBUS—DP的技術特性
2.1協議結構
PROFIBUS-DP的協議結構符合ISO的開放式係統互連模型，隻定義了其中的第1層、第2層和用戶接口，第3層到第7層未加描述。這種協議結構確保了數據傳輸的快速和有效。總線存取協議在第2層即現場總線數據鏈路層實現，包括主站之間的令牌傳遞方式和主站和從站之間的主從方式。
2.2傳輸技術
PROFIBUS—DP可以采用RS-485或光纖傳輸技術。當係統運行在電磁幹擾很大的環境時使用光纖傳輸。
RS-485傳輸技術的基本特征為：
網絡拓撲：線性總線，兩端帶有有源的總線終端電阻。
傳輸速率：從9.6Kbps到12Mbps。
傳輸介質：帶屏蔽的雙絞電纜，在抗幹擾要求不高時也可取消屏蔽。
插頭連接：采用9針D型插頭。
站點數：每網段最多32個站，使用中繼器可多達127個站。
2.3係統的配置
PROFIBUS—DP允許構成單主站或多主站係統。係統配置的描述包括：站數、站地址、輸入/輸出地址、輸入/輸出數據格式、診斷信息格式以及所使用的總線參數。每個PROFIBUS—DP係統可包括以下三種不同類型的設備：
（1）一類DP主站（DPM1）：一類DP主站是中央控製器，在預定的信息周期內與DP從站交換數據，典型的DPM1。如主控PLC與從站PLC。
（2）二類DP主站（DPM2）：二類DP主站是編程器、組態設備或操作麵板，在DP係統組態操作時作用，完成係統操作和監視目的。如：主控PLC與上位機。
（3）DP從站：DP從站是進行輸入和輸出信息采集和發送的外圍設備（I/O設備、驅動器、HMI、傳感器等）。使用PROFIBUS係統，在係統起動之前先要對係統及各站點進行配置和參數化工作。