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Profibus-DP現場總線在煤礦設備監控系統中的應用
[ 錄入者:admin | 時間:2012-06-11 12:49:02 | 作者: | 來源: | 瀏覽:1985次 ]
   煤礦壓風機、主通風機及向生產供水的水泵均為煤礦生產中重要的環節,對這些設備的實時監控,是保障煤礦安全生產、保持設備高效及經濟運行的有效手段,F簡介Profibus-DP現場總線技術在監控系統中的應用。
1 Profibus現場總線技術
1.1 Profibus概述
    Profibus是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現場總線標準,用于工業自動化日益廣泛,Profibus根據應用特點分為Profibus—DP、Profibus— FMS、Profibus~ PA 3個兼容版本。其中Pr0fibu DP 是一種高速(數據傳輸率可達12 Mbit/s)的經濟的設備級網絡,主要用于現場控制器與分散I/O之間的通信;Profibus—PA專為過程自動化設計,采用IECI158—2標準,可提供本質安全特性,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數據或非循環數據的交換任務。
1.2 Profibus—DP的主要特征
  Profibus-DP使用物理層、數據鏈接層(第1層、2層)和用戶接口,用于現場層的高速數據傳送,主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發送輸出信息?偩循環時間必須要比主站程序循環時間短。此外,Profibus—DP還提供智能化現場設備所需的非周期性通信以進行組態、診斷和報警處理及復雜設備在運行中參數的確定。
  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。
 。2) 分布式結構: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。
 。3) 易于安裝:因為RS485的傳輸技術簡單,雙絞線的敷設不需要專業知識,總線結構使得1個站點裝卸載不影響其它站點的正常工作,系統的安裝還可以分別進行,后期安裝的系統不會對前期安裝的系統造成妨礙。
 。4) 診斷功能:經過擴展的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。
 。5) 開放式通信網絡。
 。6) 可靠性和保護機制:Profibus-DP允許構成單主站或多主站系統。
  每個Profibus-DP系統有3種類型的設備:一級DP主站(DMP1),即中央控制器(如PLC、PC),在預定的信息周期內與分散的站交換信息;二級DP主站(DMP2),指組態設備、編程器或操作面板,完成各站點的數據讀寫、系統配置、故障診斷等;DP從站,指進行輸入、輸出信息采集和發送外圍設備(如PLC、分散式I/O、驅動器、傳感器、執行機構)。
 2 大型設備監控系統的硬件設計
  在煤礦大型設備集中監控系統中采用了Profibus—DP現場總線網絡,整個控制系統有1臺Profibus-DP主站.3臺Profibus-DP從站及現場的通風機、空壓機、水泵及各種變送器組成。主站設在主監控室中,從站設在每個監控設備的現場,由Profibus—DP總線將所有從站設備連接起來,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,分別擴展了不同數量的模擬量輸入模塊、數字量輸入 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總線網絡上,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網絡連接到計算機,人機界面顯示屏或手持編程器。
  在此監控系統中因為3臺從站距離主站都較遠,這樣在每一個從站現場還設計有人機界面。該人機界面為26cm液晶觸摸屏,通過它可以顯示現在設備的詳細運行參數,也可以控制每一從站相應設備的運行。
2.1 Profibus—DP主站
  本系統DP主站采用研華工控機作為上位機,通過siemensProfibus現場總線接口卡CP561l與現場總線相連。這樣工控機與現場總線就連接為能完成組態、運行、操作等功能的完整的控制網絡系統。
2.2 Profibus—DP從站1
  從站1監控空壓機的運行,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、開關量輸入/車俞出模塊6個。
2.4 Profibus—DP從站3
  從站3監控風井通風機及風井風壓、瓦斯、粉塵 等參數,Profibus—DP從站地址配置為5。
3 工業廣場監控系統的軟件設計
3.1 下位機監控軟件(從站)
  本系統采用SIMATIC S7—300的配套編程工具STEFY7 v5.1完成硬件組態、參數設置、PLC程序編制、測試、調試和文檔處理。程序由組織塊(OB)、功能塊(FB、FC)和數據塊(DB)構成。其中,OB是PLC的主監控掃描程序,用于控制程序的運行。FB、FC各個功能子程序塊,DB數據塊為存儲各運行數據區域。在本監控系統中對各從站的DB塊進行了同一分類:DB1塊數據為采集的各參數原始值(未經過量程或數據變換處理的值),DB2為經過處理后的參數,DB10為人機界面與從站的交換數區。
3.2 上位機監控軟件(主站)
  上位機的操作系統為Windows2000 Profession—al,Profibus—DP通訊配置軟件為Siemens公司的Softnet PB和C0M Profibus.監控軟件采用工控軟件— —北京亞控公司的組態王Kingview6.02.它集控制技術、人機界面技術、圖形技術、數據庫技術、網絡技術于一身,含有實時數據報表、歷史數據報表、實時曲線、歷史曲線、報表查詢等控件,為工程技術人員提供很好的二次開發平臺。各功能畫面設計采用下拉式菜單,主要有3個從站設備模擬運行畫面、運行控制畫面,各從站實時數據報表、歷史數據查詢、實時運行曲線、歷史趨勢曲線等等。
4 結語
  該型設備集中監控系統采用PrOfibu DP現場總線實現分布式控制,已可以在現場穩定運行。實踐證明,采用該總線技術提高了系統的穩定性、可靠性,抗干擾能力強,降低了系統成本。
(本文轉自電子工程世界:http://www.eeworld.com.cn/qrs/2012/0601/article_10355_2.html)
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