现场总线PROFIBUS在水厂自控系统中的应用.doc

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1、现场总线PROFIBUS在水厂自控系统中的应用湖南华博科技开发有限公司 周伦卫·摘要:文章介绍了PROFIBUS现场总线的有关慨念及技术协议，阐述了其在水处理工艺控制中的实际应用·关键词:PROFIBUS现场总线自控引言：现场总线控制技术因其巨大的技术优势，已在各个领域如机械、化工、汽车、电力、楼宇等得到广泛应用。近年来在自来水行业的应用也越来越普遍，基于现场总线的水厂自动化控制系统，它采用了计算机数字化通信技术，使水处理工艺过程参数及设备加入到信息网络，成为企业信息网络的底层，这样公司级信息沟通的覆盖范围便一直延伸到了生产现场。

2、在CIMS系统中，现场总线是水厂计算机网络到现场级设备的通道，是支撑现场级与水厂级信息的技术基础。1.现场总线技术简介(1)现场总线控制系统是近十几年发展起来的，它被认为是工业控制系统发展的必然趋势。它主要解决了传统控制系统信息量有限集成能力不强，开放性差，可靠性不易保证，电缆敷设量大，更不能完全满足CIMS系统对底层数据的要求等问题。(2)目前世界流行的现场总线及总线标准有很多种，其中PROFIBUS现场总线是欧洲标准，其产品在世界市场上已被普遍接受，在中国也组建了PROFIBUS现场总线专业委员会，它是目前世界上最成功的现场总

3、线之一，长沙八水厂自控系统便是采用了该总线。(3)现场总线PROFIBUS协议由PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS和PROFIBUS-PA三个兼容部分组成。采用了OSI模型的物理层、数据链路层、应用层，支持主从系统、纯主系统、多主多从系统通信方式。主站对总线具有控制权，主站间通过传递令牌来传递对总线的控制权，取得控制权的主站可向从站发送、获取信息。DP型用于高速数据传输，尤适用于设备级控制系统与分散式I/0的通信：FMS为现场信息规范，适用于厂站级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络；PA则是用于过程自动化的总线类

4、型。(4)PROFIBUSFIELDBUS网络构成的几种型式·A 总线接口型：它采用分散式I/O作为总线接口与现场设备连接，适应于现场设备多又相对集中且不具备PROFIBUS接口的情况。·B 单一总线型：当所有的现场设备都具有PROFIBUS接口时，用总线把它们连接起来实现完全的分布式结构，当然这时的设备成本会较高。·C 混合型：它是A、B型的混合，是一种比较普遍的情况，它既可以通过分散式I/O把现场设备连到总线上，又可把带总线接口的设备连到总线上，是一种非常灵活的集成方案。2.水厂自控系统现场总线结构型式以PLC为一类主站，PC

5、机监控为二类主站连接至PROPmU5总线上，二类主站可完成远程编程、参数化及在线监控功能等。现场总线PROFIBUS控制系统的结构形式配置，需根据现场设备是否具备PROFIBUS接口及系统本身的实际需要来确定，下图为八水厂PROFIBUS控制系统网络结构图。选择该网络构成形式，其理由如下：1)八水厂处理生产工艺流程的各个环节，环节与环节之间、环节内部需检测的参数与各个现场被控设备之间都相对比较分散，且项目(系统)对各个工艺环节的数据集成有较高的要求，除要达到远程操作、诊断、监控、参数化功能外，还必须为CM赐系统提供丰富的现场设备及

6、生产数据，为全公司的信息系统提供重要的底层数据。而恰到好处的解决这些问题正是现场总线技术的最大优势。2)为确保实际应用项目(系统)的成功实施，现场总线PROFIBUS的一些关键性技术能否在水行业得到正常应用，主要是看它在本行业是否有应用先例，经过调研，确认PROFIBUS不仅在制造、电力等方面，在水行业也已有成功的应用，且有相当的业绩。3)根据水处理工艺流程，现场总线PROFIBUS将PLC分为四个工作站，一泵房站、二泵房站、加药站、滤池站及中心控制室、厂长室，并设置为主站，而加药和滤池主站则配置为分别带有8个和12个智能型VO从

7、站的PLC。对四个PLC工作主站，考虑到系统功能的要求及用户的需要，每站分别配置了一台计算机和网卡作监控主站。3.系统配置及设备选型系统采用PROFmUS现场总线的典型应用产品，SIEMENS公司产品。1)主站选择·a) 选择S7-300系列的CPU315--2DP为一类主站，它带有一个DP和一个MPI接口，速率为9.6kbit/s 12mbit/s，数据传输距离1200M，可连接I/0数目：DI/DO 1024 AI/AO 128·b) 选择CP343-5通信处理器，将PLC连接到BROFIBUS上，数据传输速率为9.6K，1.

8、5MBT/S。·c) 选择PC机加BROFIBUS网卡作过程监控的二类主站。2)从站选择选择S7-200系列的CPU215-2DP为智能型I/O从站，最大数据传输速率为12M，本身带有14DI/10DO，亦可扩展到62DV58DO或12AV4AO。