【正文】 議由 PROFIBUSDP、 PROFIBUSFMS 和 PROFIBUSPA 三個(gè)兼容部分組成。 1996 年成為歐洲總線標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行 1 對 1 對多點(diǎn)（組）、 1 對全體 等多重通信方式。 WorldFIP國際組織在北京設(shè)有辦事處，即 WorldFIP 中國信息中心，負(fù)責(zé)中國的技術(shù)支持。另外在電梯、醫(yī)療器械、工具機(jī)床、樓宇自動(dòng)化等場合均有所應(yīng)用。目前LONGWORKS 應(yīng)用范圍廣泛，主要包括工業(yè)控制、樓宇自動(dòng)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(rèn)證中心。 樓宇：空調(diào)、風(fēng)機(jī)、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(rèn)證的實(shí)驗(yàn)室。目前支持PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品超過 1500 多種，分別來自國際上 250 多個(gè)生產(chǎn)廠家。因此，各大國際公司在制定現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)中的 競爭 ，體現(xiàn)了各公司在技術(shù)領(lǐng)先地位上的競爭，而其最終還是要?dú)w結(jié)到市場實(shí)力的競爭。這就提出了現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的問題。 （ 3）系統(tǒng)可靠性高、可維護(hù)性好 基于現(xiàn)場總線的自動(dòng)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(diǎn)造成的不可靠因素?，F(xiàn)場總線是數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)，它不單純?nèi)〈?420mA操作員監(jiān)控站 操作員接口 交換機(jī) I/O連線 控制器或智能化現(xiàn)場設(shè)備 現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線 信號，還可實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)、故障、參數(shù)信息傳送。它的出現(xiàn)，必將對控制領(lǐng)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(jìn)作用。就國內(nèi)而言，自二十世紀(jì)末以來，現(xiàn)場總線技術(shù)的研究開始進(jìn)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(rèn)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(shí)開始籌建現(xiàn)場總線（ Profibus）產(chǎn)品演示及認(rèn)證實(shí)驗(yàn)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(shù)，后來啤酒灌裝、煙草加工、機(jī)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(xiǎn)分散，控制分散”?！弊詣?dòng)控制技術(shù)的歷史，就是從簡單形式到復(fù)雜形式，從局部自動(dòng)化到全局自動(dòng)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(shè)計(jì)過程中，采用了上位機(jī)加下位機(jī)的設(shè)計(jì)模式，組建了遠(yuǎn)程集中控制與現(xiàn)地控制相結(jié)合的控制網(wǎng)絡(luò)。摘 要 作為自動(dòng)化領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，現(xiàn)場總線己成為自動(dòng)化系統(tǒng)與分散的現(xiàn)場設(shè)備間信息交換的主要技術(shù)。上位機(jī)選用功能強(qiáng)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(dòng)檢測控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的推動(dòng)下形成的，它是現(xiàn)代計(jì)算 機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)和檢測控制技術(shù)的集成，人們稱之為 3C（ Computer Communication Control）技術(shù)?，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(yùn)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(jī)完成，而且現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)之間可以相互通信實(shí)現(xiàn)互操作，現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)也可以把自己的診斷數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)，有益于設(shè)備管理 [1] 。此外，市政工程、樓宇、智能化小區(qū)建設(shè)也開始使用現(xiàn)場總線。此后，包括清華大學(xué)、浙江大學(xué)在內(nèi)的許多高校、科研院先后建立自己的現(xiàn)場總線實(shí)驗(yàn)室，用于現(xiàn)場總線控制技術(shù)的教學(xué)實(shí)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(yuǎn)程控制，還可完成遠(yuǎn)程參數(shù)化工作。同時(shí)，系統(tǒng)具有現(xiàn)場級設(shè)備的在線故障診斷、報(bào)警、記錄功能，可完成現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定、修改等參數(shù)化工作，也增強(qiáng)了系統(tǒng)的可維護(hù)性。國際上著名自動(dòng)化產(chǎn)品及現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)廠家，意識到現(xiàn)場總線技術(shù)是未來發(fā)展方向，紛紛結(jié)成企業(yè)聯(lián)盟，推出自己的總線標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品，在市場上培養(yǎng)用戶、擴(kuò)大影響，并積極支持國際標(biāo)準(zhǔn) 組織制定現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)。 據(jù)說目前國際上現(xiàn)有各種總線及總線標(biāo)準(zhǔn)不下二百多種。在世界范圍內(nèi)已安裝運(yùn)行的 PROFIBUS 設(shè)備已超過 200 萬臺，到 1998 年 5 月，適用于過程自動(dòng)化的 PROFIBUSPA 儀表設(shè)備在 19 個(gè)國家的 40 個(gè)用戶廠家投入現(xiàn)場運(yùn)行。 PROFIBUS 主要應(yīng)用領(lǐng)域有： 制造業(yè)自動(dòng)化：汽車制造（機(jī)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(tuán)合并成立 FF 基金會，其宗旨在于開發(fā)出符合 IEC 和 ISO 標(biāo)準(zhǔn)的、唯一的國際 現(xiàn)場總線（ Fundation Fieldbus）。目前， FF 現(xiàn)場總線的應(yīng)用領(lǐng)域以過程自動(dòng)化為主。國內(nèi)主要應(yīng)用于樓宇自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)。WorldFIP 現(xiàn)場總線采用單一總線結(jié)構(gòu)來適應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求，不同應(yīng)用領(lǐng)域采用不同的總線速率。在應(yīng)用系統(tǒng)中，可采用雙總線結(jié)構(gòu)，其中一條總線為備用線，增加了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。 1986 年 通信協(xié)議中加入了多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(shè)在丹麥的 Siekeb，并在德國、英國、葡萄牙和加拿大等地設(shè)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(yīng)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(dòng)化設(shè)計(jì) ,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(dāng)處于數(shù)據(jù)接受狀態(tài)時(shí)，將相應(yīng)的電氣信號編碼為二進(jìn)制數(shù)，并送到鏈路層。所有連接到同一物理通道上的應(yīng)用進(jìn)程實(shí)際上都是通過鏈路層的實(shí)時(shí)管理來協(xié)調(diào)的。應(yīng)用層與其它層的網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)構(gòu)一起對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)進(jìn)行管理。 （ 1） PROFIBUSDP：定義了第一、二層和用戶接口。 FMS 包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強(qiáng)有力的通信服務(wù)。根據(jù) IEC11582 標(biāo)準(zhǔn)， PA 的傳輸技術(shù)可確保其本征安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場設(shè)備供電。總線循環(huán)時(shí)間必須要比主站 （ PLC） 程序循環(huán)時(shí)間短。 （ 2） 總線存取：各主站間令牌傳遞，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(hù)機(jī)制：所有信息 的傳輸按海明距離 HD=4 進(jìn)行。 （ 8） 設(shè)備類型：第二類 DP 主站（ DPM2）是可進(jìn)行編程、組態(tài)、診斷的設(shè)備。 （ 2） 診斷功能：經(jīng)過擴(kuò)展的 PROFIBUSDP 診斷能能對故障進(jìn)行快速定位。 4 PROFIBUSDP 控制系統(tǒng) PROFIBUSDP 系統(tǒng)配置和設(shè)備類型 PROFIBUSDP 允許構(gòu)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(shí)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(gè) DP從站 單主系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最短的總線循環(huán)時(shí)間，他們的組成： ● 1 個(gè) DP1 類主站 ● 1 到 125 個(gè) 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(gè)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(shè)備類型分 根據(jù)現(xiàn)場設(shè)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(shè)備都具備 Profibus 接口。 混合型 :現(xiàn)場設(shè)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(shè)備中某些變送器、調(diào)節(jié)閥不具備Profibus 接口，還有一些設(shè)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(gè)主設(shè)備（ 1 類 or2 類）、 1 到最多 124 個(gè) DP從站。這種結(jié)構(gòu)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(yuǎn)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(jié)構(gòu)類型中， PC 機(jī)故障將導(dǎo)致整個(gè)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(yīng)用程序的開發(fā)、編輯、調(diào)試 ； 2） 執(zhí)行應(yīng)用程序 ； 3） 通過 Profibus 接口對從站的數(shù)據(jù)讀寫 ； 4） 從站遠(yuǎn)程參數(shù)化設(shè)置 ； 5） 主 /從站故障報(bào)警與記錄 ； 6） 圖形監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫建立等監(jiān)控程序的開發(fā)與調(diào)試 ； 7） 設(shè)備組態(tài)、在線圖形監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲與統(tǒng)計(jì)、報(bào)表等功能?，F(xiàn)場總線技術(shù)適合于分散的、具有通信接口的現(xiàn)場受控設(shè)備的系統(tǒng)。 系統(tǒng)對底層設(shè)備是否有信息集成要求現(xiàn)場總線技術(shù)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(shè)備的通信數(shù)據(jù)更新速度。 在考慮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式時(shí)，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(shè)備如何連接，現(xiàn)場設(shè)備是否有總線接口，可否采用分散式 I/O 連接從站，哪些設(shè)備需選用智能型 I/O控制。設(shè)備層數(shù)據(jù)首先進(jìn)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(gè)在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫，這個(gè)數(shù)據(jù)庫的數(shù) 據(jù)分為兩部分。自動(dòng)化行業(yè)流行的實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)到現(xiàn)場級設(shè)備的通道，是支撐現(xiàn)場級與水廠級信息的技術(shù)基礎(chǔ)。而恰到好處的解決這些問題正是現(xiàn)場總線技術(shù)的最大優(yōu)勢。 系統(tǒng)配置及設(shè)備選型 系統(tǒng)采用 PROFIBUS 現(xiàn)場總線的典型應(yīng)用產(chǎn)品， SIEMENS 公司產(chǎn)品。 系統(tǒng)控制要求及控制方案的實(shí)現(xiàn) 中控室控制 為使水處理工藝各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備在調(diào)度控制中心被實(shí)時(shí)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(diǎn)生產(chǎn)狀況，又能控制操作現(xiàn)場設(shè)備的各種狀態(tài)，達(dá)到非常理想的集中控制功能。重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；各工作站的工藝參數(shù)、機(jī)電參數(shù)、濾池反沖工藝參數(shù) 。報(bào)警上、下限的設(shè)定。 手動(dòng)、自動(dòng)控制 為了維護(hù)方便、操作靈活對各個(gè) PLC 站點(diǎn)的設(shè)備均設(shè)置有手動(dòng)、鍵控和全自動(dòng)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(shí)時(shí)多任務(wù)集散型控制系統(tǒng)，對濾池過濾和反沖洗實(shí)行自動(dòng)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(shí)現(xiàn)水位的恒定，在濾池的相應(yīng)部位安裝了水位傳感儀、水頭損失傳感器。一旦響應(yīng)某個(gè)濾池的請求， PLC 實(shí)施反沖洗的整個(gè)過程，在一組濾板中，不允許兩個(gè)濾池同時(shí)進(jìn)行反沖洗。 5 秒鐘后，關(guān)閉水反沖洗閥，然后關(guān)閉反沖洗排水閥，打開待濾水進(jìn)水閥，濾池恢復(fù)過濾。調(diào)度對濾池的監(jiān)控通過 PROFIBUS 總線通信實(shí)現(xiàn)。 由于 本人 是初次接觸這樣的課題，所以在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)中也總有不完善和值得探討的地方。 （ 3） 進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌握現(xiàn)場總線控制技術(shù)及以太網(wǎng)技術(shù)，為以后組建整個(gè)水廠企業(yè)網(wǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 她 學(xué)識淵博、思維敏捷、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、為人真誠，使我在 大學(xué) 學(xué)習(xí)過程中受益非淺。 感謝 機(jī)電學(xué)院 的老師們和在一起奮斗的兄弟們，謝謝你們對我的關(guān)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(lì) ! 最后，謹(jǐn)向所有關(guān)心和幫助過我的人致以衷心的謝意 ! 參考文獻(xiàn) ［ 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(shù)及其應(yīng)用 ［ M］ .清華大學(xué)出版社 ， 1999 ［ 3］ 顧洪軍 .工業(yè)企業(yè)網(wǎng)與現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用 ［ M］ .人民郵電出版社， 2021 ［ 4］ 李正 軍 .現(xiàn)場總線及其應(yīng)用技術(shù) ［ M］ .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 ［ 5］ 張桂香 .電氣控制與 PLC 應(yīng)用 ［ M］ .化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2021 ［ 6］ 張桂香 ,王輝 .計(jì)算機(jī)控制技術(shù) ［ M］ .電子科技大學(xué)出版社， 2021 ［ 7］ 康華光 ,鄒壽彬 .電子技術(shù)基礎(chǔ)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(yīng)用 ［ J］ .山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)， 2021（ 1） ［ 9］ 斯波根 .以太網(wǎng)技術(shù)入門與實(shí)現(xiàn) ［ M］ .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1998 ［ 10］ 況群意 .基于