【正文】 更為重要的是，它提高了我們查閱資料、分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，竟而促進(jìn)了集體的配合能力。在此，我們對(duì)老師給予我們的幫助表示衷心感謝，沒(méi)有他們的精心指導(dǎo)，我們相信不會(huì)如此順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。最終我們完成了設(shè)計(jì)的初稿，在老師的幫助下，我們終于實(shí)現(xiàn)了Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路?？苫ゲ僮餍訤CS中不同廠商所生產(chǎn)的主機(jī)或現(xiàn)場(chǎng)儀表之間都可以相互通信或操作，而在DCS中則往往需要接口和驅(qū)動(dòng)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。全數(shù)字化DCS的主機(jī)雖然是數(shù)字的，但現(xiàn)場(chǎng)儀表則還是利用了模擬技術(shù)，目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)制為直流420 mA。（7）提供商及供貨范圍：西門子。第20頁(yè) 共25頁(yè)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線將智能儀表、高低壓智能保護(hù)等裝置接入DCS，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的管理信息、設(shè)備維修信息等通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)入DCS和上層SIS/MIS軟件，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的優(yōu)化操作及優(yōu)化維修管理，使整個(gè)機(jī)組僅配備一個(gè)操作員?，F(xiàn)場(chǎng)總線采用Profibus，包括DP與PA，還有部分HART儀表。在投資層面上，由于采用Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線，大幅減少了控制柜、電纜以及電纜橋架的數(shù)量，從而大大降低了施工和工程的費(fèi)用，同時(shí)也縮短了工程調(diào)試周期并減少了維護(hù)量，使項(xiàng)目的綜合投資降低。到1997年1月為止，安裝的Profibus芯片已超過(guò)一百萬(wàn)臺(tái)。Profibus的應(yīng)用包括了加工制造自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化和樓宇自動(dòng)化。目前在世界上有250多家企業(yè)生產(chǎn)2000多種Profibus產(chǎn)品，產(chǎn)品的范 圍滿足自動(dòng)化各領(lǐng)域的應(yīng)用要求。在中國(guó)，20世紀(jì)90年中后期引入現(xiàn)場(chǎng)總線，至今在技術(shù)概念上已被廣泛接受，用戶群和使用面迅速增加和擴(kuò)大，許多自動(dòng)化項(xiàng)目把現(xiàn)場(chǎng)總線控制作為選擇方案之一，還有不少本土化的現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品出現(xiàn)，并迅速得以產(chǎn)業(yè)化。據(jù)說(shuō)，2002年歐洲有40％的自動(dòng)化工程項(xiàng)目采用了現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，預(yù)計(jì)到2005年將達(dá)65～70％。橫坐標(biāo)表示通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，從左到右，依次為二進(jìn)制的位傳輸、8位及8位以上的字傳輸、128位及以上的幀傳輸以及更大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)奈募鬏?。采用了兩?jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式，充分考慮了擴(kuò)展余地。但這是一臺(tái)監(jiān)控站與1類主站一體化控制器工作站，要求它的軟件完成如下功能：主站應(yīng)用程序的第15頁(yè) 共25頁(yè)開(kāi)發(fā)、編輯、調(diào)試，執(zhí)行應(yīng)用程序，從站遠(yuǎn)程參數(shù)化設(shè)置，主/從站故障報(bào)警及記錄，監(jiān)控程序的開(kāi)發(fā)、調(diào)試，設(shè)備在線圖形監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及統(tǒng)計(jì)、報(bào)表等。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)類型，PC機(jī)故障將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。（3） 結(jié)構(gòu)類型3 以PLC或其它控制器做1類主站，監(jiān)控站（2類主站）連接Profibus總線上。這種結(jié)構(gòu)類型，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） 混合型 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備部分具備Profibus接口，這將是一種相當(dāng)普遍的情況。如果現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備能分組，組內(nèi)設(shè)備相對(duì)集中，這種模式會(huì)更好地發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。如果錯(cuò)誤自動(dòng)反應(yīng)功能“使能”， DPM1將脫離操作狀態(tài)，并將所有關(guān)聯(lián)從站的輸出置于故障安全狀態(tài)，并進(jìn)入清除狀態(tài)。鎖定模式將從站的輸入數(shù)據(jù)鎖定在當(dāng)前狀態(tài)下，直到主站發(fā)送下一個(gè)鎖定命令時(shí)才可以更新。在這種模式中，所編址的從站輸出數(shù)據(jù)鎖定在當(dāng)前狀態(tài)下。（6） 同步和鎖定模式 除DPM1設(shè)備自動(dòng)執(zhí)行的用戶數(shù)據(jù)循環(huán)傳輸外，DP主站設(shè)備也可向單獨(dú)的DP從站、一組從站或全體從站同時(shí)發(fā)送控制命令。在參數(shù)設(shè)定階段，每個(gè)從站將自己的實(shí)際組態(tài)數(shù)據(jù)與從DPM1接受到的組態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在此之后，DPM1轉(zhuǎn)入清除狀態(tài)。圖33 Profibus－DP多主站系統(tǒng)(3）ProfibusDP系統(tǒng)行為ProfibusDP系統(tǒng)行為主要取決于DPM1的操作狀態(tài)，這些狀態(tài)由本地或總線的配置設(shè)備所控制，主要有運(yùn)行、清除和停止3種狀態(tài)。如圖1所示為ProfibusDP單主站系統(tǒng)，PLC作為主站。診斷信息分3級(jí)：本站診斷操作，即本站設(shè)備的一般操作狀態(tài)，如溫度過(guò)高、壓力過(guò)低；模塊診斷操作，即一個(gè)站點(diǎn)的某具體I/O模塊故障；通道診斷操作，即一個(gè)單獨(dú)輸人/輸出位的故障。DPM1是是中央控制器，它在預(yù)定的周期內(nèi)與分散的站（如DP從站）交換信息。DP從站帶看門狗定時(shí)器（Watchdog Timer）。輸人或輸出的同步。 DP主站和DP從站間的循環(huán)用戶有數(shù)據(jù)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。（1）ProfibusDP基本特征 采用RS485雙絞線、雙線電纜或光纜傳輸。第11頁(yè) 共25頁(yè) 在總線系統(tǒng)初建時(shí)，主站介質(zhì)存取控制MAC的任務(wù)是制定總線上的站點(diǎn)分配并建立邏輯環(huán)。令牌傳遞程序保證每個(gè)主站在一個(gè)確切規(guī)定的時(shí)間內(nèi)得到總線存取權(quán)（令牌），令牌在所有主站中循環(huán)一周的最長(zhǎng)時(shí)間是事先規(guī)定的。介質(zhì)存取控制（M A C， Medium Access Control）具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦?，MAC必須確保在任何一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)?？墒褂脙煞N光纖導(dǎo)體：一種是價(jià)格低廉的塑料纖維導(dǎo)體，供距離小于50m情況下使用；另一種是玻璃纖維導(dǎo)體，供距離小于1km情況下使用。（2） IEC11572傳輸技術(shù)IEC1l572的傳輸技術(shù)用于ProfibusPA，能滿足化工和石油化工業(yè)的要求。電纜最大長(zhǎng)度取決于傳輸速率。（1） RS485傳輸技術(shù)RS485傳輸是Profibus最常用的一種傳輸技術(shù)，通常稱之為H2。另外，PA還描述了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備行為的PA行規(guī)。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細(xì)說(shuō)明了各種不同ProfibusDP設(shè)備的設(shè)備行為。使用連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)。LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴設(shè)備的第二層訪問(wèn)接口。第三到七層未加描述。ProfibusFMS用于車間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)令牌結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)。Profibus由3個(gè)兼容部分組成，即ProfibusDP（Decentralized Periphery，分布I/O系統(tǒng)）、ProfibusPA（Process Automation，現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范）和ProfibusFMS（Fieldbus Message Specification，過(guò)程自動(dòng)化）。所謂通信規(guī)約就是一組規(guī)則，用以保證所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被接收，并且被理解得和發(fā)送的數(shù)據(jù)一樣。 第7頁(yè) 共25頁(yè)（6）數(shù)據(jù)公路能支持多少支路。 （2）系統(tǒng)能處理多少與控制有關(guān)的控制回路的信息。一個(gè)PLC的控制器，可以接收幾千個(gè)I/O點(diǎn)（最多可達(dá)8000多個(gè)I/O）。目前DCS正處于鼎盛時(shí)期，我國(guó)冶金、石化、發(fā)電廠等企業(yè)中，大量使用了外國(guó)公司的DCS。 圖22 DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖典型的DCS可分為操作站級(jí)、過(guò)程控制級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)儀表三級(jí)。第5頁(yè) 共25頁(yè) 第二代計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)DCS——集散控制系統(tǒng)一 DCS定義及其特性1 定義： DCS即所謂分布式控制系統(tǒng)，習(xí)慣地稱之為集散系統(tǒng)，是相對(duì)于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來(lái)的．2 經(jīng)過(guò)改進(jìn)創(chuàng)新后的DCS將有以下幾個(gè)特性：（1）協(xié)調(diào)性 實(shí)時(shí)可靠地工業(yè)控制局部網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)系統(tǒng)信號(hào)共享，各站之間從總體功能及優(yōu)化處理方面具有充分的協(xié)調(diào)性。3現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性它將傳感測(cè)量、補(bǔ)償計(jì)算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中完成，僅靠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備即可完成自動(dòng)控制的基本功能，并可隨時(shí)診斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。一個(gè)具有總線功能的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須是開(kāi)放的，開(kāi)放系統(tǒng)是把系統(tǒng)集成的權(quán)利交給了用戶。圖21 現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在經(jīng)歷了群雄并起，分散割據(jù)的初始階段后，盡管已有一定范圍的磋商合并，但至今尚未形成完整統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。有理由認(rèn)為：在從現(xiàn)在起的未來(lái)10 a 內(nèi)，可能出現(xiàn)幾大總線標(biāo)準(zhǔn)共存，甚至在一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)內(nèi)，幾種總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備通過(guò)路由網(wǎng)關(guān)互連實(shí)現(xiàn)信息共享的局面。既然是總線，就要向著趨于開(kāi)放統(tǒng)一的方向發(fā)展，成為大家都遵守的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，但由于這一技術(shù)所涉及的應(yīng)用第2頁(yè) 共25頁(yè)領(lǐng)域十分廣泛，幾乎覆蓋了所有連續(xù)、離散工業(yè)領(lǐng)域，如過(guò)程自動(dòng)化、制造加工自動(dòng)化、樓半自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化等等。自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化是發(fā)展的大趨勢(shì)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)受計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的影響是十分深刻的。傳輸效率主要是有效用戶數(shù)據(jù)在傳輸幀中的比率還有成功傳輸幀在所有傳輸幀的比率。只有具備了開(kāi)放性，才能使得現(xiàn)場(chǎng)總線既具備傳統(tǒng)總線的低成本，又能適合先進(jìn)控制的網(wǎng)絡(luò)化和系統(tǒng)化要求。一般的現(xiàn)場(chǎng)總線具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1） 布線簡(jiǎn)單這是大多現(xiàn)場(chǎng)總線共有的特性，現(xiàn)場(chǎng)總線的最大革命是布線方式的革第1頁(yè) 共25頁(yè)命，最小化的布線方式和最大化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫沟孟到y(tǒng)的接線成本和維護(hù)成本大大降低。為此，人們考慮怎樣把那么多的導(dǎo)線合并到一起，用一根導(dǎo)線來(lái)連接所有