摘要：介紹了Profibus-DP現(xiàn)場總線技術(shù)的主要特點、基本功能以及該總線技術(shù)在煤礦設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，論述了在監(jiān)控系統(tǒng)中Profibus—DP現(xiàn)場總線的主站系統(tǒng)和從站系統(tǒng)的硬件配置及相應(yīng)的軟件設(shè)計。 關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線；Profibus—DP；監(jiān)控系統(tǒng)；煤礦設(shè)備

Application of Profibus in the Supervisory Control System of Coal Mine Equipment

[align=center]LU Jian-jun （Tunliu Coal Mine，Changzhi 046000．China）[/align] Abstract：This paper introduces the main characteristics and basic function of Profibus—DP field highway，andits application in the system of coal mine equipment and supervisory contro1．it also discusses the hardware collocation of major system and subsidiary system and its related software design in the system of supervisory control． Key words：field highway；Profibus—DP；supervision control system；coal mine equipment 　　煤礦壓風機、主通風機及向生產(chǎn)供水的水泵均為煤礦生產(chǎn)中重要的環(huán)節(jié)，對這些設(shè)備的實時監(jiān)控，是保障煤礦安全生產(chǎn)、保持設(shè)備高效及經(jīng)濟運行的有效手段?，F(xiàn)簡介Profibus-DP現(xiàn)場總線技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。 [b]1 Profibus現(xiàn)場總線技術(shù) 1．1 Profibus概述[/b] 　　　　Profibus是一種國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準，用于工業(yè)自動化日益廣泛，Profibus根據(jù)應(yīng)用特點分為Profibus—DP、Profibus— FMS、Profibus～ PA 3個兼容版本。其中Pr0fibu DP 是一種高速（數(shù)據(jù)傳輸率可達12 Mbit／s）的經(jīng)濟的設(shè)備級網(wǎng)絡(luò)，主要用于現(xiàn)場控制器與分散I／O之間的通信；Profibus—PA專為過程自動化設(shè)計，采用IECI158—2標準，可提供本質(zhì)安全特性，適用于安全性要求較高及由總線供電的場合；Profibus—FMS主要解決車間級通信問題，完成中等傳輸速度的循環(huán)數(shù)據(jù)或非循環(huán)數(shù)據(jù)的交換任務(wù)。 1．2 Profibus—DP的主要特征 　　Profibus-DP使用物理層、數(shù)據(jù)鏈接層（第1層、2層）和用戶接口，用于現(xiàn)場層的高速數(shù)據(jù)傳送，主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息。總線循環(huán)時間必須要比主站程序循環(huán)時間短。此外，Profibus—DP還提供智能化現(xiàn)場設(shè)備所需的非周期性通信以進行組態(tài)、診斷和報警處理及復雜設(shè)備在運行中參數(shù)的確定。 　　Profibus-DP的基本功能和特性： 　　（1）遠距離高速通信：波特率從0．096～12Mb／s；最大距離12Mb／s時100m，15Mb／s時200m，還可以用中繼器加長。 　?。?） 分布式結(jié)構(gòu)：各主站間令牌傳遞，主站與從站為主從傳送，每段可達32個站，用連接器連接段，最多可達126個站。 　?。?） 易于安裝：因為RS485的傳輸技術(shù)簡單，雙絞線的敷設(shè)不需要專業(yè)知識，總線結(jié)構(gòu)使得1個站點裝卸載不影響其它站點的正常工作，系統(tǒng)的安裝還可以分別進行，后期安裝的系統(tǒng)不會對前期安裝的系統(tǒng)造成妨礙。 　?。?） 診斷功能：經(jīng)過擴展的Profibus-DP的診斷功能能對故障進行快速定位，診斷信息在總線上傳輸并由主站采集。 　?。?） 開放式通信網(wǎng)絡(luò)。 　?。?） 可靠性和保護機制：Profibus-DP允許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)。 　　每個Profibus-DP系統(tǒng)有3種類型的設(shè)備：一級DP主站（DMP1），即中央控制器（如PLC、PC），在預定的信息周期內(nèi)與分散的站交換信息；二級DP主站（DMP2），指組態(tài)設(shè)備、編程器或操作面板，完成各站點的數(shù)據(jù)讀寫、系統(tǒng)配置、故障診斷等；DP從站，指進行輸入、輸出信息采集和發(fā)送外圍設(shè)備（如PLC、分散式I／O、驅(qū)動器、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)）。 2 大型設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計 　　在煤礦大型設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)中采用了Profibus—DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，整個控制系統(tǒng)有1臺Profibus-DP主站．3臺Profibus-DP從站及現(xiàn)場的通風機、空壓機、水泵及各種變送器組成。主站設(shè)在主監(jiān)控室中，從站設(shè)在每個監(jiān)控設(shè)備的現(xiàn)場，由Profibus—DP總線將所有從站設(shè)備連接起來，其中Profibus—DP主站為研華IP 一610P／PIII型工控機，Profibus—DP從站均采用SIMATICS7—300系列的CPU315—2DP PLC，分別擴展了不同數(shù)量的模擬量輸入模塊、數(shù)字量輸入 出模塊。從站CPU3l5—2DP CPU模塊有1個DP通訊口、用于與Profibus—DP總線連接，在Profibus—DP總線網(wǎng)絡(luò)上，該PLC可以作為主站，也可以作為從站。CPU模塊的另一個通訊口為一個MPI多點通訊口，用以通過MPI網(wǎng)絡(luò)連接到計算機，人機界面顯示屏或手持編程器。 　　在此監(jiān)控系統(tǒng)中因為3臺從站距離主站都較遠，這樣在每一個從站現(xiàn)場還設(shè)計有人機界面。該人機界面為26cm液晶觸摸屏，通過它可以顯示現(xiàn)在設(shè)備的詳細運行參數(shù)，也可以控制每一從站相應(yīng)設(shè)備的運行。 2．1 Profibus—DP主站 　　本系統(tǒng)DP主站采用研華工控機作為上位機，通過siemensProfibus現(xiàn)場總線接口卡CP561l與現(xiàn)場總線相連。這樣工控機與現(xiàn)場總線就連接為能完成組態(tài)、運行、操作等功能的完整的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 2．2 Profibus—DP從站1 　　從站1監(jiān)控空壓機的運行，Profibus—DP從站地址配置為3，CPU3l5—2DP中央處理單元擴展模塊數(shù)量共有9塊，而S7—300一個機架上最多為8個模塊。因此又通過擴展模塊IM365擴展第2個機架。 2．3 Profibus—DP從站2 　　從站2監(jiān)控水泵的運行，Profibus—DP從站地址配置為4。CPU3l5—2DP中央處理單元共擴展模擬量模塊、開關(guān)量輸入／車俞出模塊6個。 2．4 Profibus—DP從站3 　　從站3監(jiān)控風井通風機及風井風壓、瓦斯、粉塵 等參數(shù)，Profibus—DP從站地址配置為5。 [b]3 工業(yè)廣場監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計 3．1 下位機監(jiān)控軟件（從站）[/b] 　　本系統(tǒng)采用SIMATIC S7—300的配套編程工具STEFY7 v5．1完成硬件組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、PLC程序編制、測試、調(diào)試和文檔處理。程序由組織塊（OB）、功能塊（FB、FC）和數(shù)據(jù)塊（DB）構(gòu)成。其中，OB是PLC的主監(jiān)控掃描程序，用于控制程序的運行。FB、FC各個功能子程序塊，DB數(shù)據(jù)塊為存儲各運行數(shù)據(jù)區(qū)域。在本監(jiān)控系統(tǒng)中對各從站的DB塊進行了同一分類：DB1塊數(shù)據(jù)為采集的各參數(shù)原始值（未經(jīng)過量程或數(shù)據(jù)變換處理的值），DB2為經(jīng)過處理后的參數(shù)，DB10為人機界面與從站的交換數(shù)區(qū)。 3．2 上位機監(jiān)控軟件（主站） 　　上位機的操作系統(tǒng)為Windows2000 Profession—al，Profibus—DP通訊配置軟件為Siemens公司的Softnet PB和C0M Profibus．監(jiān)控軟件采用工控軟件— —北京亞控公司的組態(tài)王Kingview6．02．它集控制技術(shù)、人機界面技術(shù)、圖形技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身，含有實時數(shù)據(jù)報表、歷史數(shù)據(jù)報表、實時曲線、歷史曲線、報表查詢等控件，為工程技術(shù)人員提供很好的二次開發(fā)平臺。各功能畫面設(shè)計采用下拉式菜單，主要有3個從站設(shè)備模擬運行畫面、運行控制畫面，各從站實時數(shù)據(jù)報表、歷史數(shù)據(jù)查詢、實時運行曲線、歷史趨勢曲線等等。 4 結(jié)語 　　該型設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)采用PrOfibu DP現(xiàn)場總線實現(xiàn)分布式控制，已可以在現(xiàn)場穩(wěn)定運行。實踐證明，采用該總線技術(shù)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，抗干擾能力強，降低了系統(tǒng)成本。