PROFIBUS-DP现场总线在矿井提升控制系统中的应用

拨

刘爱文李盛国金川集团公司甘肃金昌 7 3 7 1 0 0I摘要】介绍" r P R, O F I B U S - D P C )￣ .,场总线的技术特点，讨论了在_

T -I E控制系统中采用现场总线的实用性，￣7 1 L P g 0 F I B U S— D P在工业控制系,_

( 1 )一类D P主站 ( D P M1 ):一类D P主站是中央控制器，在预定的信息周期内与D P从站交换数据，典型的D P MI。如主控P L C与从站PL C。

统中应用的优点，并介绍P R O F l B u s— D P在金川集团公司二矿区主井提升系统地实现过程。

( 2 )二类D P主站 ( D P M2 ):二类D P主站是编程器、组态设备或操作面板，在D P系统组态操作时作用，完成系统操作和监视目的。 如：主控P L C与上位机。 1 .引言 ( 3 ) D P从站： D P从站是进行输入和输出信息采集和发送的外现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传围设备 ( I/ O设备、驱动器、HMI、传感器等)。使用P RO F I B US系输、多分支结构的通信网络P R O F I B US是目前世界上应用最为广泛统，在系统起动之前先要对系统及各站点进行配置和参数化工作。 的现场总线技术之一，是德国国家标准DI N 1 9 2 4 5和欧洲标准E N 3 . P R O F I 8 u s—D P在金川臣=r区主 5 0 1 7 0的现场总线标准，并在 1 9 9 9年1 2月成为国际标准I E C 6 1 1 5 8的井提升提升系统的实现过蠢一部分。它包括了高速总线O F I B US . D P( H2 )和用于过程控制的低 3 . 1 P R O F I B U S - D P的提升控制系统的优点把现场总线引入提升速总线P R O F I B US— P A( H1 ),使其在结构和性能上优越于其他现场控制系统的必要性在于’ 总线。与其他现场总线系统相比， P R O F I B US的最大优点是它的普 ( 1 )提升系统自动化程度以及可靠性的提高，要求系统内部各遍性，它广泛应用在加工制造、过程和楼字自动化等领域，并可同时功能模块之间以及功能模块和上位机之间能够实现双向通信. 实现集中控制、分散控制和混合控制3种方式。 ( 2 )用户对各功能模块的可控

性、可靠性和易维护性要求高。 P ROFI BUS由3个兼容部分组成，即P ROF I B US— DP、 ( 3 )提升系统控制元件的数字化和智能仪表的发展，要求控制【关键词l现场总线； P g 0 F I B U S— D P;提升控制系统一

系统的结构能够与之相适应。 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。 P R O F I B U S—D P同时具备传感器级和设备级通信能力，既支持 P RO F I B US— P A专用于过程自动化领域。 P R OF I B US -F MS则用离散控制设备，也支持变送器等过程仪表，因此可以满足提升控制系 于车间级监控网络。其功能强大和配置灵活，但是由于配置和编统的需要。在提升控制系统中采用P R OF I B US— D P现场总线有以下程比较繁琐，、目前很少使用，逐渐被淘汰。其中应用最为广泛的是优点： P ROFI B U P a ( 1 )开放性、互换性、可集成性，不同厂商的支持 P RO F I B U S - P的产品都可很容易地集成到控制系统中，它们遵循 P RO F I B US的 P RO F I B US—D P是一种高速和便宜的通信连接，它为自动控制 D因此设备具有很好的开放性和互换性。 系统和设备分散的I/ O之间进行通信使用专门设计。 P R O F I B US— 设备行规， ( 2 )系统可靠性高、可维护性好P R O F I B US— D P在提升控制系 D P模J￣ 0 -1 0 v或4 - _ 2 0 mA的串联式信号传输。直接数据链路/ O连线，减少了由接线点造成的映像 ( D D L M)提供的用户接 E l,使得对数据链路层的存取变得简单统采用总线连接方式代替一对一的I物理层采用带屏蔽的双绞线或光纤电缆。抗干扰性强， 方便，传输可使用R s一 4 8 5传输技术或光纤媒体。将R OF I B US— D P引 不可靠因素。同时，系统具有现场设备的在线故障入控制系统，可以获得较好的开放性、可靠性，具有较高的性能价格数据链路层有较强的纠错能力，诊断、报警、记录功能，增强了系统的可维护性。 比。 ( 3 )实现高速、高精度的提升机运行轨迹控制。 2 P R OF I B U S -D P的技术特性 ( 4 )

降低了系统及工程成本。 2 . 1协议结构 3 . 2 P R O F I B U S—D P在二矿区主井提升控制系统实例 P R O F I B U S— D P的协议结构符合I S O的开放式系统互连模型， 主井提升机承担二矿区井] - 4 3 0万吨矿石的提升任务，设备的可只定义了其中的第 l层、第2层和用户接口，第3层到第 7层未加描述。 传统的提升机多数采用手工操作这种协议结构确保了数据传输的快速和有效。总线存取协议在第2层靠性和控制的先进性是第一要务。存在功能单一，维修困难，操作人员劳动强大等不足之即现场总线数据链路层实现，包括主站之间的令牌传递方式和主站和开关控制，处。利用工业控制计算机￣[ I P R OF I B U S— D P总线来实现对提升机的和从站之间的主从方式。 控制，使系统的性能有显著提高。 2 . 2传输技术采用 P RO F I B U S - D P的提升控制系统 P RO F I B US— D P网络，由 P R OF I B US—D P可以采用RS - 4 8 5或光纤传输技术。当系统运以下几部分组成： 行在电磁干扰很大的环境时使用光纤传输。 ( 1 )系统主站 (主控P L C+ D S . I )采用带 P R O F I B U S通信卡的工 R S - 4 8 5传输技术的基本特征为： 业控制计算机。通信卡可采用西门子公司的 C P 5 6 1 1产品。 网络拓扑：线性总线，两端带有有源的总线终端电阻。 ( 2 )系统总线采用P R O F I B U S - D P实现工控机和所有现场设备传输速率：从9 . 6 K b p s￣ J l l 2 Mb p s。 传输介质：带屏蔽的双绞电缆，在抗干扰要求不高时也可取消屏与仪表的通信，传输速率设为 1 . 5 Mb p s。传输介质采用带屏蔽的双绞线，现场干扰比较大时采用光纤通信 (如：主P L C一+ L F . 1 等)。 蔽。 ( 3 )分布式I/ 0从站和 I/ 0模块采用西门子的 E T - 2 0 0 M从站与插头连接：采用9针D型插头。 P R 0 F I B U S— D P相连 (主P L C一+ P A. 1 0 )。再根据系统需要在从站上站点数：每网段最多3 2个站，使用中继器可多达 1 2 7

个站。 挂接￥ 7 - 3 0 0系列的标准信号模块。如：开关量输入模块，开关量输出 2 . 3 3统的配置 P R O F I B U S -D P允许构成单主站或多主站系统。系统配置的描模块，模拟量输入模块，模拟量输出模块。 ( 4 )现场仪表包括矿仓料位传感器、速度传感器、温度传感器述包括：站数、站地址、输入/输出地址、输入/输出数据格式、诊断采用普通的仪表连接到I/ 0叭站的模拟量输入模块上。 信息格式以及所使用的总线参数。每个P R O F I B U S—D P系统可包括等，以下三种不同类型的设备： (>下转第1 2 2页)

P RO FI BUS - P A、 P R OF I B US . F MS。 P RO FI B US— DP是一种