PROFIBUS總線實(shí)現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)

前言

　　PROFIBUS現(xiàn)場總線可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。

　　網(wǎng)絡(luò)是企業(yè)綜合自動(dòng)化的基礎(chǔ),在整個(gè)企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中,現(xiàn)場總線處于基礎(chǔ)地位,因此構(gòu)建完整的現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)模型具有重要的意義。這種模型延伸到控 制領(lǐng)域的最高層,即管理決策層,因此要求控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)緊密結(jié)合,保證從底層現(xiàn)場設(shè)備到頂層生產(chǎn)管理之間,正確的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。OPC規(guī)范以 OLE/DCOM為技術(shù)基礎(chǔ)，而OLE/DCOM支持TCP/IP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，因此可以將各個(gè)子系統(tǒng)從物理上分開，分布于網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點(diǎn)上。OPC標(biāo)準(zhǔn)保 證了自動(dòng)化系統(tǒng)之間及商業(yè)系統(tǒng)之間可以經(jīng)過工廠來共享信息和相互操作，因此采用OPC接口技術(shù)可以使控制網(wǎng)絡(luò)與管理信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無縫聯(lián)接。

　　1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求與任務(wù)

　　為了與國際接軌，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的信息化、現(xiàn)代化要求。廣東某堿廠擬建成完善的企業(yè)管理、生產(chǎn)過程監(jiān)控的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用先進(jìn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)， 建成一個(gè)適合現(xiàn)代化辦公及工業(yè)過程控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，與此同時(shí)，使其與廣域網(wǎng)的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息的充分共享和信息發(fā)送的安全機(jī)制。系統(tǒng)將廠區(qū)6個(gè)生產(chǎn)車間近 856個(gè)溫度、壓力和液面等測試點(diǎn)及報(bào)警點(diǎn)在中央控制室全集中監(jiān)控，并將現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)布到公司網(wǎng)頁，用戶可在瀏覽器上進(jìn)行瀏覽訪問，實(shí)現(xiàn)對各類信 息數(shù)據(jù)的共享。要求控制網(wǎng)絡(luò)具有很高的實(shí)時(shí)性、可靠性、數(shù)據(jù)完整性和可用性，各控制分站可以實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場級工業(yè)設(shè)備進(jìn)行安全可靠的監(jiān)視控制，并具有友好美觀 的人機(jī)界面，能夠動(dòng)態(tài)顯示工藝流程，并且參數(shù)設(shè)置簡單，歷史、實(shí)時(shí)趨勢曲線查詢、報(bào)警及報(bào)表自動(dòng)打印等功能。

　　2、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是利用S7-300系列的CPU315-2DP可編程序控制器及PROFIBUS-DP通信模塊、擴(kuò)展I/O 模塊等通過PROFIBUS現(xiàn)場總線互聯(lián)構(gòu)成。各控制分站數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測系統(tǒng)綜合布線以PROFIBUS-DP為主架結(jié)構(gòu)，在6個(gè)車間根據(jù)輸入點(diǎn)的不同， 用14個(gè)S-300的PLC及I/O擴(kuò)展模塊連接工業(yè)現(xiàn)場的傳感器;控制分站把PLC采集到的現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)利用PROFIBUS總線送到主控制室的主檢測 計(jì)算機(jī)上顯示。并結(jié)合資源信息共享的要求，利用PROFIBUS總線和INTERNET技術(shù)建成完善的企業(yè)管理、生產(chǎn)過程監(jiān)控的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng) 絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的緊密集成?？刂凭W(wǎng)絡(luò)通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和OPC接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)與信息網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，建立企業(yè)綜合實(shí)時(shí)信息庫，為企業(yè)的優(yōu)化控制、調(diào)度決策提供依據(jù)。

　　廣東某堿廠數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由分布式I/O數(shù)據(jù)采集、主站監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控、公司內(nèi)局域網(wǎng)、過程控制，網(wǎng)絡(luò)綜合布線等子系統(tǒng)組成。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與配置如下所示：

　　2.1數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)

　　根據(jù)廣東某堿廠數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用西門子公司的全集成自動(dòng)化產(chǎn)品構(gòu)成。采用S7-300系列的CPU315-2DP及 PROFIBUS-DP通信模塊、擴(kuò)展I/O 模塊SIMATIC ET200M等構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過PROFIBUS總線集成;經(jīng)多方考慮，該方案具有較高的性能價(jià)格比。在傳統(tǒng)的工廠自動(dòng)化中，輸入/輸出設(shè)備連接到 一個(gè)集中的機(jī)架，在設(shè)備改變和系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí),導(dǎo)致接線工作量大，成本高，柔性度低;系統(tǒng)應(yīng)用SIMATIC ET200分布式I/O通過開放的、標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)場總線系 統(tǒng)來連接部件，是解決這些問題的最佳方案。控制分站人機(jī)界面采用西門子全集成的PROTOOL組態(tài)軟件，開發(fā)出友好美觀的人機(jī)界面，能夠動(dòng)態(tài)顯示工藝流 程，并且使其參數(shù)設(shè)置簡單，歷史、實(shí)時(shí)趨勢曲線查詢、報(bào)警及報(bào)表自動(dòng)打印等功能;現(xiàn)場執(zhí)行級設(shè)備由PLC集中控制，并采用自適應(yīng)、模糊、智能PID等控制 算法編程，使其控制安全可靠，實(shí)現(xiàn)單元級設(shè)備的優(yōu)化控制，能夠滿足現(xiàn)場設(shè)備的各種控制要求。

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