【正文】 議由 PROFIBUSDP、 PROFIBUSFMS 和 PROFIBUSPA 三個兼容部分組成。 1996 年成為歐洲總線標準的一部 分（ EN 50170 ）。 1984 年推出采用多重主站現(xiàn)場總線的第一批產(chǎn)品?？蛇M行 1 對 1 對多點（組）、 1 對全體 等多重通信方式。 WorldFIP國際組織在北京設有辦事處，即 WorldFIP 中國信息中心，負責中國的技術支持。另外在電梯、醫(yī)療器械、工具機床、樓宇自動化等場合均有所應用。目前LONGWORKS 應用范圍廣泛，主要包括工業(yè)控制、樓宇自動化、數(shù)據(jù)采集、SCADA 系統(tǒng)等。 1997 年 5 月建立了中國現(xiàn)場總線（ FF）專業(yè)委員會，并籌建FF 現(xiàn)場總線產(chǎn)品認證中心。 樓宇：空調(diào)、風機、照明。 1997 年 7 月組建了中國現(xiàn)場總線（ PROFIBUS）專業(yè)委員會，并籌建現(xiàn)場總線 PROFIBUS 產(chǎn)品演示及認證的實驗室。目前支持PROFIBUS 標準的產(chǎn)品超過 1500 多種，分別來自國際上 250 多個生產(chǎn)廠家。因此，各大國際公司在制定現(xiàn)場總線國際標準中的 競爭 ，體現(xiàn)了各公司在技術領先地位上的競爭，而其最終還是要歸結到市場實力的競爭。這就提出了現(xiàn)場總線標準的問題。 （ 3）系統(tǒng)可靠性高、可維護性好 基于現(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用總線連接方式替代一對一的 I/O 連線，對于大規(guī)模 I/O 系統(tǒng)來說，減少了由接線點造成的不可靠因素?，F(xiàn)場總線是數(shù)字化通信網(wǎng)絡，它不單純?nèi)〈?420mA操作員監(jiān)控站 操作員接口 交換機 I/O連線 控制器或智能化現(xiàn)場設備 現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線 信號，還可實現(xiàn)設備狀態(tài)、故障、參數(shù)信息傳送。它的出現(xiàn)，必將對控制領域產(chǎn)生深刻的變革，并對社會生產(chǎn)力的發(fā)展起到極大的促進作用。就國內(nèi)而言，自二十世紀末以來，現(xiàn)場總線技術的研究開始進入起步階段， 1997 年 5 月中國現(xiàn)場總線（ FF）專業(yè)委員會建立，并籌建 FF 現(xiàn)場總線產(chǎn)品認證中心；同年 7 月中國現(xiàn)場總線（ Profibus）專業(yè)委員會組建，同時開始籌建現(xiàn)場總線（ Profibus）產(chǎn)品演示及認證實驗室。在國內(nèi)，現(xiàn) 場總線首先用在外國公司在華投資的生產(chǎn)線，如外資汽車生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)線大多用到了現(xiàn)場總線技術，后來啤酒灌裝、煙草加工、機械裝配、產(chǎn)品包裝等生產(chǎn)線也大量使用現(xiàn)場總線。現(xiàn)代 工業(yè)控制思想的核心是“分散控制，集中監(jiān)控”，使得“危險分散，控制分散”?！弊詣涌刂萍夹g的歷史，就是從簡單形式到復雜形式，從局部自動化到全局自動化，從低級智能化到高級智能化的發(fā)展過程。在電氣控制系統(tǒng)的設計過程中，采用了上位機加下位機的設計模式，組建了遠程集中控制與現(xiàn)地控制相結合的控制網(wǎng)絡。摘 要 作為自動化領域的熱點之一，現(xiàn)場總線己成為自動化系統(tǒng)與分散的現(xiàn)場設備間信息交換的主要技術。上位機選用功能強大的工控組態(tài)軟件 —— 組態(tài)王和操作方便靈活的觸摸 屏。 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是在自動檢測控制技術和計算機網(wǎng)絡技術飛速發(fā)展的推動下形成的，它是現(xiàn)代計算 機技術和通信技術和檢測控制技術的集成，人們稱之為 3C（ Computer Communication Control）技術?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)吧控制徹底的下放到現(xiàn)場，由現(xiàn)場的智能儀表完成諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、控制運算和數(shù)據(jù)輸出等大部分功能，只有一些現(xiàn)場儀表無法完成的高級控制功能才有上位機完成，而且現(xiàn)場節(jié)點之間可以相互通信實現(xiàn)互操作，現(xiàn)場節(jié)點也可以把自己的診斷數(shù)據(jù)傳給上位機，有益于設備管理 [1] 。此外，市政工程、樓宇、智能化小區(qū)建設也開始使用現(xiàn)場總線。此后，包括清華大學、浙江大學在內(nèi)的許多高校、科研院先后建立自己的現(xiàn)場總線實驗室，用于現(xiàn)場總線控制技術的教學實踐與研究開發(fā)。對于我國這樣的發(fā)展中國家而言，其意義更為重大。系統(tǒng)除完成遠程控制，還可完成遠程參數(shù)化工作。同時，系統(tǒng)具有現(xiàn)場級設備的在線故障診斷、報警、記錄功能，可完成現(xiàn)場設備的遠程參數(shù)設定、修改等參數(shù)化工作，也增強了系統(tǒng)的可維護性。國際上著名自動化產(chǎn)品及現(xiàn)場設備生產(chǎn)廠家，意識到現(xiàn)場總線技術是未來發(fā)展方向，紛紛結成企業(yè)聯(lián)盟，推出自己的總線標準及產(chǎn)品，在市場上培養(yǎng)用戶、擴大影響，并積極支持國際標準 組織制定現(xiàn)場總線國際標準。 據(jù)說目前國際上現(xiàn)有各種總線及總線標準不下二百多種。在世界范圍內(nèi)已安裝運行的 PROFIBUS 設備已超過 200 萬臺，到 1998 年 5 月，適用于過程自動化的 PROFIBUSPA 儀表設備在 19 個國家的 40 個用戶廠家投入現(xiàn)場運行。 PROFIBUS 主要應用領域有： 制造業(yè)自動化：汽車制造（機器人、裝配線、沖壓線等）、造紙、紡織。 鐵路交通：信號系統(tǒng) FF 現(xiàn)場總線 1994 年由 ISP 基金會和 World FIP(北美 )兩大集團合并成立 FF 基金會，其宗旨在于開發(fā)出符合 IEC 和 ISO 標準的、唯一的國際 現(xiàn)場總線（ Fundation Fieldbus）。目前， FF 現(xiàn)場總線的應用領域以過程自動化為主。國內(nèi)主要應用于樓宇自動化方面。 WorldFIP 現(xiàn)場總線 90— 91 年 FIP 現(xiàn)場總線成為 法國國家安全標準。WorldFIP 現(xiàn)場總線采用單一總線結構來適應不同應用領域的需求，不同應用領域采用不同的總線速率。在應用系統(tǒng)中，可采用雙總線結構，其中一條總線為備用線，增加了系統(tǒng)運行的安全性。 1986 年 通信協(xié)議中加入了多重網(wǎng)絡結構和多重接口功能。 1997年組建國際 PNET 用戶組織，現(xiàn)有企業(yè)會員近百家，總部設在丹麥的 Siekeb，并在德國、英國、葡萄牙和加拿大等地設有地區(qū)性組織分部。采用了 OSI 模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應用層，支持主從系統(tǒng)、純主系統(tǒng)、多主多從系統(tǒng)通信方式。（ 3） PROFIBUSPA 則專為過程自動化設計 ,它直接和現(xiàn)場的傳感器或執(zhí)行器連接 ,并可通過 DP/PA 接口與 DP 總線連接 ,使用于安全性要求較高以及由總線供電的場合。當處于數(shù)據(jù)接受狀態(tài)時，將相應的電氣信號編碼為二進制數(shù)，并送到鏈路層。所有連接到同一物理通道上的應用進程實際上都是通過鏈路層的實時管理來協(xié)調(diào)的。應用層與其它層的網(wǎng)絡管理機構一起對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流動、網(wǎng)絡設備及網(wǎng)絡服務進行管理。 （ 1） PROFIBUSDP：定義了第一、二層和用戶接口。 FMS 包括了應用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務。根據(jù) IEC11582 標準， PA 的傳輸技術可確保其本征安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場設備供電?？偩€循環(huán)時間必須要比主站 （ PLC） 程序循環(huán)時間短。 （ 2） 總線存?。焊髦髡鹃g令牌傳遞，主站與從站間為主 — 從傳送。循環(huán)主 — 從用戶數(shù)據(jù)傳送和非循環(huán)主 — 主數(shù)據(jù)傳送。 （ 6） 功能： DP 主站和 DP 從站間的循環(huán)用戶數(shù)據(jù)傳送。輸入或輸出的同步。 （ 7） 可靠性和保護機制：所有信息 的傳輸按海明距離 HD=4 進行。 （ 8） 設備類型：第二類 DP 主站（ DPM2）是可進行編程、組態(tài)、診斷的設備。 （ 2） 診斷功能：經(jīng)過擴展的 PROFIBUSDP 診斷能能對故障進行快速定位。 4 PROFIBUSDP 控制系統(tǒng) PROFIBUSDP 系統(tǒng)配置和設備類型 PROFIBUSDP 允許構成單主站或多主站系統(tǒng)。典型的 DPM1 如 PLC 或 PC。在 PLC 存儲器中劃分出一段特定區(qū)域，作為 PLC 與主站通信的共享數(shù)據(jù)區(qū)。通常分散型 I/O 是由主站統(tǒng)一編址，這樣在主站編程時使用分散式 I/O 與使用主站的 I/O沒有什么區(qū)別。如圖 3 所示： 圖 3 單主站系統(tǒng) DP主站（ 1 類） DP主站（ 2 類） 1 到 125 個 DP從站 單主系統(tǒng)實現(xiàn)最短的總線循環(huán)時間，他們的組成： ● 1 個 DP1 類主站 ● 1 到 125 個 DP從站 ● 1 到 DP2 類主站（可選） （ 5）多主站系統(tǒng)：總線上連有多個主站。如圖 4 所示： 圖 4 多主站系統(tǒng) PROFIBUS 控制系統(tǒng)配置的幾種形式 按現(xiàn)場設備類型分 根據(jù)現(xiàn)場設備是否具備 Profibus 接口， Profibus 控制系統(tǒng)配置可分為三種形式。 單一總線型 :現(xiàn)場設備都具備 Profibus 接口。 混合型 :現(xiàn)場設備部分具備 Profibus 接口。 在本課題對象的測控系統(tǒng)中，由于現(xiàn)場設備中某些變送器、調(diào)節(jié)閥不具備Profibus 接口，還有一些設備在成本和使用的便利性上，使用傳統(tǒng)的模擬儀表更DP 1 類主站 DP 2 類主站 DP 1 類主站 DP 從站 DP 從站 PROFIBUS— DP 系統(tǒng)多主系統(tǒng)的組成： 3 個主設備（ 1 類 or2 類）、 1 到最多 124 個 DP從站。這種結構類型中， PLC 或 控制器完成總線通信管理、從站數(shù)據(jù)讀寫、從站遠程參數(shù)化工作。 （ 3） 以 PLC 或其他控制器作為一類主站，監(jiān)控站作為二類主站連接在Profibus 總線上。在主站結構類型中， PC 機故障將導致整個系統(tǒng)癱瘓。不過，由于控制器工作站是監(jiān)控站與一類主站的一體化，要求 Soft PLC 軟件必須完成 : 1） 支持編程，包括主站應用程序的開發(fā)、編輯、調(diào)試 ； 2） 執(zhí)行應用程序 ； 3） 通過 Profibus 接口對從站的數(shù)據(jù)讀寫 ； 4） 從站遠程參數(shù)化設置 ； 5） 主 /從站故障報警與記錄 ； 6） 圖形監(jiān)控畫面設計、數(shù)據(jù)庫建立等監(jiān)控程序的開發(fā)與調(diào)試 ； 7） 設備組態(tài)、在線圖形監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲與統(tǒng)計、報表等功能?，F(xiàn)場總線技術適合于分散的、具有通信接口的現(xiàn)場受控設備的系統(tǒng)。 系統(tǒng)對底層設備是否有信息集成要求現(xiàn)場總線技術適合對數(shù)據(jù)集成有較高要求的系統(tǒng)，如需 要建立車間監(jiān)控系統(tǒng)，或需要建立全廠的 CIMS 系統(tǒng)。簡言之，就是現(xiàn)場設備的通信數(shù)據(jù)更新速度。 在考慮系統(tǒng)的結構形式時，要注意的是 :（ 1） 系統(tǒng)是否分層，分幾層，是否需要車間層監(jiān)控 ； （ 2） 有無從站，有多少，分布如何，從站設備如何連接，現(xiàn)場設備是否有總線接口，可否采用分散式 I/O 連接從站，哪些設備需選用智能型 I/O控制。設備層數(shù)據(jù)首先進入監(jiān)控層的監(jiān)控站，監(jiān)控站的監(jiān)控軟件包具有一個在線監(jiān)控數(shù)據(jù)庫，這個數(shù)據(jù)庫的數(shù) 據(jù)分為兩部分。自動化行業(yè)流行的實時監(jiān)控軟件，如 FIX, INTOUCH, CITECT, WINCC 等，都具有 ACCESS, SYBASE 等數(shù)據(jù)庫的接口。在 CIMS 系統(tǒng)中，現(xiàn)場總線是水廠計算機網(wǎng)絡到現(xiàn)場級設備的通道，是支撐現(xiàn)場級與水廠級信息的技術基礎。而恰到好處的解決這些問題正是現(xiàn)場總線技術的最大優(yōu)勢。 系統(tǒng)配置及設備選型 系統(tǒng)采用 PROFIBUS 現(xiàn)場總線的典型應用產(chǎn)品， SIEMENS 公司產(chǎn)品。 系統(tǒng)控制要求及控制方案的實現(xiàn) 中控室控制 為使水處理工藝各個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)現(xiàn)場設備在調(diào)度控制中心被實時監(jiān)視控制，廠調(diào)度室和廠長室都配有一臺惠普電腦連接至 PROFIBUS 現(xiàn)場總線上，通過 Wincc 組態(tài)圖形軟件既能監(jiān)視各站點生產(chǎn)狀況，又能控制操作現(xiàn)場設備的各種狀態(tài)，達到非常理想的集中控制功能。重要設備的運行狀態(tài)；各工作站的工藝參數(shù)、機電參數(shù)、濾池反沖工藝參數(shù) 。報警上、下限的設定。 手動、自動控制 為了維護方便、操作靈活對各個 PLC 站點的設備均設置有手動、鍵控和全自動控制方式。我們采用了可編程序控制器和工業(yè)電腦 （ PLC+IPC） 組成的實時多任務集散型控制系統(tǒng)，對濾池過濾和反沖洗實行自動控制。 濾池恒水位過程的控制主要通過調(diào)節(jié)濾后水調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)水位的恒定，在濾池的相應部位安裝了水位傳感儀、水頭損失傳感器。一旦響應某個濾池的請求， PLC 實施反沖洗的整個過程，在一組濾板中，不允許兩個濾池同時進行反沖洗。 5 秒鐘后，關閉水反沖洗閥，然后關閉反沖洗排水閥，打開待濾水進水閥，濾池恢復過濾。調(diào)度對濾池的監(jiān)控通過 PROFIBUS 總線通信實現(xiàn)。 由于 本人 是初次接觸這樣的課題，所以在系統(tǒng)的設計與開發(fā)中也總有不完善和值得探討的地方。 （ 3） 進一步學習掌握現(xiàn)場總線控制技術及以太網(wǎng)技術，為以后組建整個水廠企業(yè)網(wǎng)打下堅實的基礎。 她 學識淵博、思維敏捷、治學嚴謹、為人真誠，使我在 大學 學習過程中受益非淺。 感謝 機電學院 的老師們和在一起奮斗的兄弟們，謝謝你們對我的關心和幫助 ! 更感謝父母對我多年的辛勤培育，家人對我長期的支持與鼓勵 ! 最后，謹向所有關心和幫助過我的人致以衷心的謝意 ! 參考文獻 ［ 1］ 周明 .現(xiàn)場總線控制 ［ M］ .中國電力出版社 ， 2021 ［ 2］ 陽憲惠 .現(xiàn)場總線技術及其應用 ［ M］ .清華大學出版社 ， 1999 ［ 3］ 顧洪軍 .工業(yè)企業(yè)網(wǎng)與現(xiàn)場總線技術及應用 ［ M］ .人民郵電出版社， 2021 ［ 4］ 李正 軍 .現(xiàn)場總線及其應用技術 ［ M］ .北京：機械工業(yè)出版社， 2021 ［ 5］ 張桂香 .電氣控制與 PLC 應用 ［ M］ .化學工業(yè)出版社 ， 2021 ［ 6］ 張桂香 ,王輝 .計算機控制技術 ［ M］ .電子科技大學出版社， 2021 ［ 7］ 康華光 ,鄒壽彬 .電子技術基礎數(shù)字部分 ［ M］ .北京 :高等教育出版社， 1999 ［ 8］ 劉連勝 ,王英東 .PLC和 觸摸屏控制系統(tǒng)的應用 ［ J］ .山東師范大學學報， 2021（ 1） ［ 9］ 斯波根 .以太網(wǎng)技術入門與實現(xiàn) ［ M］ .北京：機械工業(yè)出版社， 1998 ［ 10］ 況群意 .基于