煤礦壓風(fēng)機(jī)、主通風(fēng)機(jī)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(duì)這些設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，是保障煤礦安全生產(chǎn)、保持設(shè)備高效及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有效手段。現(xiàn)簡(jiǎn)介Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

1．1 Profibus概述

Profibus是一種國(guó)際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，用于工業(yè)自動(dòng)化日益廣泛，Profibus根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)分為Profibus—DP、Profibus— FMS、Profibus～ PA 3個(gè)兼容版本。其中Pr0fibu DP 是一種高速（數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)12 Mbit／s）的經(jīng)濟(jì)的設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò)，主要用于現(xiàn)場(chǎng)控制器與分散I／O之間的通信；Profibus—PA專為過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì)，采用IECI158—2標(biāo)準(zhǔn)，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(chǎng)合；Profibus—FMS主要解決車間級(jí)通信問(wèn)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(chǎng)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(shí)間必須要比主站程序循環(huán)時(shí)間短。此外，Profibus—DP還提供智能化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報(bào)警處理及復(fù)雜設(shè)備在運(yùn)行中參數(shù)的確定。

Profibus-DP的基本功能和特性：

（1）遠(yuǎn)距離高速通信：波特率從0．096～12Mb／s；最大距離12Mb／s時(shí)100m，15Mb／s時(shí)200m，還可以用中繼器加長(zhǎng)。

（2） 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(dá)32個(gè)站，用連接器連接段，最多可達(dá)126個(gè)站。

（3） 易于安裝：因?yàn)?a target="_blank">RS485的傳輸技術(shù)簡(jiǎn)單，雙絞線的敷設(shè)不需要專業(yè)知識(shí)，總線結(jié)構(gòu)使得1個(gè)站點(diǎn)裝卸載不影響其它站點(diǎn)的正常工作，系統(tǒng)的安裝還可以分別進(jìn)行，后期安裝的系統(tǒng)不會(huì)對(duì)前期安裝的系統(tǒng)造成妨礙。

（4） 診斷功能：經(jīng)過(guò)擴(kuò)展的Profibus-DP的診斷功能能對(duì)故障進(jìn)行快速定位，診斷信息在總線上傳輸并由主站采集。

（5） 開放式通信網(wǎng)絡(luò)。

（6） 可靠性和保護(hù)機(jī)制：Profibus-DP允許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)。

每個(gè)Profibus-DP系統(tǒng)有3種類型的設(shè)備：一級(jí)DP主站（DMP1），即中央控制器（如PLC、PC），在預(yù)定的信息周期內(nèi)與分散的站交換信息；二級(jí)DP主站（DMP2），指組態(tài)設(shè)備、編程器或操作面板，完成各站點(diǎn)的數(shù)據(jù)讀寫、系統(tǒng)配置、故障診斷等；DP從站，指進(jìn)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(dòng)器、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)）。

2、 大型設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

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(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)控制系統(tǒng)有1臺(tái)Profibus-DP主站．3臺(tái)Profibus-DP從站及現(xiàn)場(chǎng)的通風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、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(gè)監(jiān)控設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)，由Profibus—DP總線將所有從站設(shè)備連接起來(lái)，其中Profibus—DP主站為研華IP 一610P／PIII型工控機(jī)，Profibus—DP從站均采用SIMATICS7—300系列的CPU315—2DP PLC，分別擴(kuò)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(gè)DP通訊口、用于與Profibus—DP總線連接，在Profibus—DP總線網(wǎng)絡(luò)上，該P(yáng)LC可以作為主站，也可以作為從站。CPU模塊的另一個(gè)通訊口為一個(gè)MPI多點(diǎn)通訊口，用以通過(guò)MPI網(wǎng)絡(luò)連接到計(jì)算機(jī)，人機(jī)界面顯示屏或手持編程器。

在此監(jiān)控系統(tǒng)中因?yàn)?臺(tái)從站距離主站都較遠(yuǎn)，這樣在每一個(gè)從站現(xiàn)場(chǎng)還設(shè)計(jì)有人機(jī)界面。該人機(jī)界面為26cm液晶觸摸屏，通過(guò)它可以顯示現(xiàn)在設(shè)備的詳細(xì)運(yùn)行參數(shù)，也可以控制每一從站相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行。

3、 工業(yè)廣場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3．1 下位機(jī)監(jiān)控軟件（從站）

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(cè)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(yùn)行。FB、FC各個(gè)功能子程序塊，DB數(shù)據(jù)塊為存儲(chǔ)各運(yùn)行數(shù)據(jù)區(qū)域。在本監(jiān)控系統(tǒng)中對(duì)各從站的DB塊進(jìn)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(guò)量程或數(shù)據(jù)變換處理的值），DB2為經(jīng)過(guò)處理后的參數(shù)，DB10為人機(jī)界面與從站的交換數(shù)區(qū)。

3．2 上位機(jī)監(jiān)控軟件（主站）

上位機(jī)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(jī)界面技術(shù)、圖形技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身，含有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、報(bào)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(tái)。各功能畫面設(shè)計(jì)采用下拉式菜單，主要有3個(gè)從站設(shè)備模擬運(yùn)行畫面、運(yùn)行控制畫面，各從站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)查詢、實(shí)時(shí)運(yùn)行曲線、歷史趨勢(shì)曲線等等。

4 、結(jié)語(yǔ)

該型設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)采用PrOfibu DP現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)分布式控制，已可以在現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。實(shí)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(qiáng)，降低了系統(tǒng)成本。

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