【文章內(nèi)容簡介】 用于程序和用戶數(shù)據(jù)的可擴(kuò)充RAM容量為10MB；它有兩個PrefibusDP主站總線接口，不能用于接口子模塊和IM467，通過CP可以擴(kuò)展10個DP主站。第一個通信接口的MPI連接數(shù)為44個，沒有全局?jǐn)?shù)據(jù)通信和S7全局通信功能。第二個通信接口不支持內(nèi)部節(jié)點(diǎn)通信、等時線、SYNC/FREEZE功能。,最多32個站，可以建立64個連接。診斷緩沖區(qū)可以保存120個故障和中斷時間[7]。 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(Fieldbus Control System, FCS)[7]用數(shù)字信號取代模擬信號，以提高系統(tǒng)的可靠性、精確度和抗干擾能力，并延長信息傳輸?shù)木嚯x。它既是一個開放的通信網(wǎng)絡(luò)，又是一種全分布的控制系統(tǒng)。它是一種新型的網(wǎng)絡(luò)集成自動化系統(tǒng)，以現(xiàn)場總線為紐帶，把掛接在總線上相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)基本控制、補(bǔ)償計算、參數(shù)修改、報警、顯示、綜合自動化等多項功能。FCS用“工作站－現(xiàn)場總線智能儀表”的二層機(jī)構(gòu)完成了集散控制系統(tǒng)(Distributed Control System, DCS)“操作站－控制站－現(xiàn)場儀表”的三層結(jié)構(gòu)模式，降低了成本，提高了可靠性，且在統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)下可實現(xiàn)真正的開放式互連系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場總線現(xiàn)場總線使自控設(shè)備與系統(tǒng)步入了信息網(wǎng)絡(luò)的行列，為其應(yīng)用開拓了更為廣闊的領(lǐng)域；一對雙絞線上可掛接多個控制設(shè)備， 便于節(jié)省安裝費(fèi)用；節(jié)省維護(hù)開銷；提高了系統(tǒng)的可靠性；為用戶提供了更為靈活的系統(tǒng)集成主動權(quán)等優(yōu)點(diǎn)。我們采用的為以西門子PLC為主的控制系統(tǒng)，其CPU、變頻器等都帶有Prefibus接口，所以為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)計維護(hù)方便，采用了Prefibus 為現(xiàn)場控制總線。1 .Prefibus總線PROFIBUS是Process Fieldbus的縮寫，是由德國西門子公司提出的一種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在已成為了一種國際性的開放式現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn), 即EN50170歐洲標(biāo)準(zhǔn)，它具有先進(jìn)的技術(shù)和非凡的可靠性，應(yīng)用范圍非常廣泛。Profibus遵循ISO/OSI模型，其通信模型由三層構(gòu)成:物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。PROFIBUS由三部分組成，PROFIBUSFMS (Fieldbus Message Specification，現(xiàn)場總線報文規(guī)范)、PROFIBUSDP (Decentralized Periphery，分散型外圍設(shè)備)、PROFIBUSPA(Process Automation，過程自動化)。PROFIBUS 是一種現(xiàn)場總線，因此可以將數(shù)字自動化設(shè)備從底級(傳感器／執(zhí)行器)到中間執(zhí)行級(單元級)分散開來。通信協(xié)議按照應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了優(yōu)化，故幾乎不需要復(fù)雜的接口即可實現(xiàn)。參照ISO／OSI參考模型，PROFIBUS只包含第l，2,和7層。PROFIBUS協(xié)議層或子層說明如下：（1)PROFIBUS第1層。第1層—PHY：第1層規(guī)定了線路介質(zhì)、物理連接的類型和電氣特性。PROFIBUS通過采用差分電壓輸出的RS485實現(xiàn)電流連接。在線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下采用雙絞線電纜。樹型結(jié)構(gòu)還可能用到中繼器。（2)PROFIBUS第2層。第2層—MAC：第2層的介質(zhì)存取控制(MAC)子層描述了連接到傳輸介質(zhì)的總線存取方法。PROFIBUS采用一種混合訪問方法。由于不能使所有設(shè)備在同一時刻傳輸，所以在PROFIBUS主設(shè)備(masters)之間用令牌的方法。為使PROFIBUS從設(shè)備(slave)之間也能傳遞信息，從設(shè)備由主設(shè)備循環(huán)查詢。PR0fIBUS第2層FlC：第2層的現(xiàn)場總線鏈路控制(FLC)子層規(guī)定了對低層接口(LLl)有效的第2層服務(wù)，提供服務(wù)訪問點(diǎn)(SAP)的管理和與LLI相關(guān)的緩沖器。PROFIBUS 第2層FMAl／2：第2層的現(xiàn)場總線管理(FMAl／2)完成第2層(MAC)特定的總線參數(shù)的設(shè)定和第1層(PHY)的設(shè)定。FLC和LLI之間的 SAPs可以通過FMAl／2激活或撤消。此外，第1層和第2層可能出現(xiàn)的錯誤事件會被傳遞到更高層(FMA7)。（3)PROFIBUS第3—6層。第3—6層在PROFIBUS中沒有具體應(yīng)用，但是這些層要求的任何重要功能都已經(jīng)集成在“低層接口”(LLI)中。例如，包括連接監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋O(jiān)控。（4）PROFIBUS第7層。PROFIBUS第7層LLI：低層接口(LLI)將現(xiàn)場總線信息規(guī)范(FMS)的服務(wù)映射到第2層(FLC)的服務(wù)。除了上面 已經(jīng)提到的監(jiān)控連接或數(shù)據(jù)傳輸，LLI還檢查在建立連接期間用于描述一個邏輯連接通道的所有重要參數(shù)?？梢栽贚LI中選擇不同的連接類型，主／主連接或主／從連接。數(shù)據(jù)交換既可是循環(huán)的也可是非循環(huán)的。PROFIBUS第7層FMS：第7層的現(xiàn)場總線信息規(guī)范(FMS)子層將用于通信管理的應(yīng)用服務(wù)和用于用戶的用戶數(shù)據(jù)(變量、域、程序、事件通告)分組。借助于此，才可能訪問一個應(yīng)用過程的通信對象。FMS主要用于協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)的編碼和譯碼。PROFIBUS第7層fMA7：與第2層類似，第7層也有現(xiàn)場總線管理(FMA7)。FMA7保證FMS和LLI子層的參數(shù)化以及總線參數(shù)向第2層(FMAl／2)的傳遞。在某些應(yīng)用過程中，還可以通過FMA7把各個子層的事件和錯誤顯示給用戶。（5）PROFIBUS ALI。ALI：位于第7層之上的應(yīng)用層接口(ALI)，構(gòu)成了到應(yīng)用過程的接口。ALI的目的是將過程對象轉(zhuǎn)換為通信對象。轉(zhuǎn)換的原因是每個過程對象都是由它在所謂的對象字典(OD)中的特性(數(shù)據(jù)類型、存取保護(hù)、物理地址)所描述的。 DPPROFIBUS DP[18]是主站和現(xiàn)場設(shè)備(DP從站)之間過程輸入和過程輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化接口。DP主站和DP從站之間周期性地交換少量數(shù)據(jù)。PROFIBUS DP是與標(biāo)準(zhǔn)EN 50170 Vol. 2 PROFIBUS一致的串行總線。因此這種PROFIBUS協(xié)議(已經(jīng)為快速數(shù)據(jù)交換進(jìn)行了優(yōu)化)特別適用于現(xiàn)場級的自動化系統(tǒng)和分布式I/O設(shè)備之間的通信。ProfibusDP[19]使用物理層，數(shù)據(jù)鏈接層和用戶接口，用于現(xiàn)場層的高速數(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?？偩€循環(huán)時間必須要比主站程序循環(huán)時間短。此外，PROFIBUS DP還提供智能化現(xiàn)場設(shè)備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報警處理及復(fù)雜設(shè)備在運(yùn)行中參數(shù)的確定。ProfibusDP基本功能和特性如下:(1) 遠(yuǎn)程高速通信；12Mbps時最大傳輸距離為100m，另外還可以用中繼器延長；(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；每段可有32個站，用連接線可擴(kuò)展到126個站；(3) 易于安裝，開放式的通訊網(wǎng)絡(luò)；(4) 可靠性高，具備自診斷功能。ProfibusDP主站分為一類主站和二類主站。一類主站完成總線通信控制與管理，完成周期性數(shù)據(jù)訪問，包括PLC、PC或可做一類主站的控制器。二類主站完成非周期性數(shù)據(jù)訪問，如數(shù)據(jù)讀寫、系統(tǒng)配置、故障診斷等，包括操作員工作站(如PC機(jī)加圖形監(jiān)控軟件)、編程器、HMI（人機(jī)界面）等。PROFIBUS DP從站主要進(jìn)行輸入、輸出信號采集和發(fā)送，包括PLC或其他控制器、分散式I/O、智能現(xiàn)場設(shè)備等。緊湊型DP從站：緊湊型DP從站使用一種不能更改的I/O結(jié)構(gòu)。 西門子數(shù)字式ET200B系列(B代表Block I/O)是該類DP從站的一個實例。根據(jù)所需要的I/O通道數(shù)量和電壓范圍，可以在200B模塊范圍內(nèi)選擇合適的模塊。模塊化DP從站：對于模塊化DP從站，其輸入和輸出區(qū)域的結(jié)構(gòu)多種多樣，并且可以在組態(tài)中定義。西門子ET200M是該類DP從站的典型實例?？梢栽贓T200M的接口模塊(IM153)上連接多達(dá)8塊I/O模塊(S7300系列模塊)。智能DP從站(IDP從站)：能預(yù)處理信號的現(xiàn)場設(shè)備被稱為“智能從站”。在硬件配置期間就定義了其輸入和輸出區(qū)域的結(jié)構(gòu)。智能從站的一個特征是：DP主站可以使用的從站輸入和輸出區(qū)域不能與實際的物理I/O設(shè)備一致，但是必須與由預(yù)處理CPU所虛擬的輸入和輸出區(qū)域一致。 FMSPROFIBUS FMS(現(xiàn)場總線報文規(guī)范)[20]提供了結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)(FMS協(xié)議)的傳輸服務(wù)。FMS服務(wù)可以看作是ISO參考模型第七層的一部分。允許在PROFIBUS上與不同公司的設(shè)備進(jìn)行開放通信。在FMS所提供的服務(wù)當(dāng)中，通過FMS連接，可以完成FMS協(xié)議的讀取、寫入和信息發(fā)布服務(wù)。數(shù)據(jù)接收由通信伙伴通過用戶確認(rèn)的方式進(jìn)行確定，即遠(yuǎn)程通信伙伴上的應(yīng)用程序已正確地接收到數(shù)據(jù)。只能在PROFIBUS子網(wǎng)上進(jìn)行使用FMS服務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸。FMS服務(wù)的自動重發(fā)和附加校驗機(jī)制(第2層上各個字符的奇偶位及校驗位)保證了非常高的數(shù)據(jù)完整。4. Profibus PAPROFIBUSPA是為過程處理而特別設(shè)計的，且允許把傳感器/執(zhí)行器連接到共享的現(xiàn)場總線電纜(也可以用于危險區(qū)域)。PROFIBUS PA在數(shù)據(jù)傳輸中使用了擴(kuò)展的PROFIBUSDP協(xié)議。另外，還使用定義了現(xiàn)場設(shè)備響應(yīng)特性的PA配置文件。符合IEC 611582 (同步傳輸方法)的傳輸方法還保證了本質(zhì)安全，以及通過總線給現(xiàn)場設(shè)備供電。通過使用網(wǎng)段耦合器，PROFIBUSPA設(shè)備可以輕松地集成到 PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)中。PROFIBUS PA可以用于實現(xiàn)單獨(dú)的線型、樹型和星型總線結(jié)構(gòu)或混合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。在單一總線段上運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)數(shù)目依賴于所用的電源、總線節(jié)點(diǎn)的能耗、總線電纜和總線系統(tǒng)的擴(kuò)展。本質(zhì)安全系統(tǒng)中的PROFIBUSPA總線段可以連接多達(dá)10個節(jié)點(diǎn)；非本質(zhì)安全系統(tǒng)可以處理多達(dá)32個站點(diǎn)。 kbits/s。要增加系統(tǒng)的可靠性，可以使用冗余總線段。使用網(wǎng)段耦合器或DP/PA鏈路，可以將PA總線段連接到PROFIBUS DP總線段上。5．Prefibus總線完成的功能①系統(tǒng)中的控制器、檢測裝置、執(zhí)行器、顯示監(jiān)控等設(shè)備的連接，把不同功能的設(shè)備有機(jī)的連接起來，圓滿完成生產(chǎn)。②實時傳送現(xiàn)場檢測到得數(shù)字/模擬信號到PLC，再把經(jīng)過PLC處理后的控制信號傳送到現(xiàn)場執(zhí)行器。 ③將PLC的運(yùn)行狀態(tài)信息、變頻器、現(xiàn)場生產(chǎn)信息送到顯示設(shè)備，實時的 顯示狀態(tài)信息。 SIMATICET200分布式I/O 1．ET200的特點(diǎn)ET200M分布式I/O是基于PREFIBUSDP總線的分布式I/O，可以經(jīng)過認(rèn)證的非西門子公司生產(chǎn)的PREFIBUSDP主站協(xié)同運(yùn)行。ET200M體積小，能在非常嚴(yán)酷的環(huán)境下使用。能提供鏈接光纖的PREFIBUS網(wǎng)絡(luò)接口，可以節(jié)省昂貴的抗電磁干擾。ET200M集成的空能包括：⑴.電機(jī)啟動器集成的電機(jī)啟動器用于異步電動機(jī)的單向或可逆啟動，節(jié)省了動力電纜，饋電電纜最大電流為40A一個站可以帶6個電動機(jī)啟動器。⑵.啟動系統(tǒng)經(jīng)過適當(dāng)?shù)呐渲?，ET200M能用于閥門控制。ET200X很容易安裝上這種閥門，直接由PREFIBUS總線控制。⑶.變頻器ET200X用于電氣傳動工程的模塊提供變頻器的所有功能。⑷.安全技術(shù) ET200可用于冗余設(shè)計的容錯控制系統(tǒng)或安全自動化系統(tǒng)中使用。集成的安全技術(shù)顯著的減低了接線費(fèi)用。安全技術(shù)包括緊急斷開開關(guān)，安全門的監(jiān)控以及眾多與安全有關(guān)的電路。⑸.功能模塊 用于ET200M的附加模塊，如計數(shù)器、步進(jìn)電動機(jī)或者定位模塊。以模塊化得方法擴(kuò)展分布式I/O功能。ET200M主要有：ET200S、ET200M、ET200IS、ET200X、ET200ECO、ET200L.2．SIMATICET200MET200M（圖210）采用模塊化設(shè)計，方便安裝于控制柜。與SIMATICS7300I/O模塊及功能模塊兼容，安全性高，“熱插拔”功能，適合過程控制中危險區(qū)域使用等特殊模擬量模塊ET200M由以下部分組成：⑴.IM153接口,用于與PROFIBUSDP現(xiàn)場總線的連接⑵.各種I/O模塊,用總線連接器連接或插入在有源總線模塊內(nèi),系統(tǒng)運(yùn)行時可更換模塊⑶.電源(如有必要)⑷.S7300自動化單元的所有I/O模塊,都可應(yīng)用(功能和通信模塊只用于SIMATICS7/M7主設(shè)備)⑸.HART模塊ET200M特點(diǎn)：⑴.最多可擴(kuò)展8個I/O模塊⑵.每個ET200M的最大地址區(qū):128字節(jié)輸入和128字節(jié)輸出⑶.PROFIBUSDP和ET200M之間的隔離⑷.保護(hù)等級IP20⑸.數(shù)據(jù)傳輸速率最大為12M位/S⑹.診斷數(shù)據(jù)的集中和分布的分析可運(yùn)行兩種型式的ET200M⑺.總線連接器設(shè)計:在運(yùn)行過程中不能更換模塊 ⑻.有源總線模塊設(shè)計:在運(yùn)行過程中能更換模塊 圖210 ET200M應(yīng)用領(lǐng)域：ET200M是高密度配置的模塊化I/O站,.ET200M是在PROFIBUSDP上的被動站(從站).最大數(shù)據(jù)傳輸速率為12M位/,在有電源情況下配置S7300I/。第3章 PLC控制設(shè)計超純水處理系統(tǒng)分為前處理、制備、拋光和回收子四個系統(tǒng)。整個控制系統(tǒng)分為現(xiàn)場控制單元、中心控制單元和上位機(jī)三個部分?，F(xiàn)場控制單元與中心控制單元為PrefibusDP現(xiàn)場總線連接，中心控制單元與上位機(jī)通過工業(yè)以太網(wǎng)連接。PLC控制系統(tǒng)電源由電氣控制室負(fù)責(zé)提供，且配備不斷電系統(tǒng)(UPS)，可以在停電情況下維持系統(tǒng)正常運(yùn)行一段時間，充分降低了系統(tǒng)風(fēng)險因素。 超純水處理系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)超純水計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是集監(jiān)視、測量、控制、保護(hù)、管理等于一體的計算機(jī)綜合自動化系統(tǒng)，主要對全系統(tǒng)泵組、電氣系統(tǒng)、公用化學(xué)品、水、氣系統(tǒng)等進(jìn)行有效監(jiān)視和控制，保證超純水系統(tǒng)更加安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，實現(xiàn)系統(tǒng)“無人值班”（少人值守）的目標(biāo)，并能夠通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)將超純水系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)實時上傳廠務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)(Facility Monitor Control System, FMCS)。根據(jù)超純水處理工藝要求，系統(tǒng)采用順序和過程控制相結(jié)合的方式。順序控制實現(xiàn)PLC對原水泵、沙濾器、換熱器、活性碳過濾器、陰陽離子