Profibus現(xiàn)場總線設(shè)計(jì)概要

1 引言

　　采用fcs(總線控制系統(tǒng))的企業(yè)用于生產(chǎn)管理的局域網(wǎng)能夠與用于自動(dòng)控制的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)緊密銜接。現(xiàn)場總線是將自動(dòng)化最底層的現(xiàn)場控制器和現(xiàn)場智能儀表設(shè)備互連的實(shí)時(shí)控制通訊網(wǎng)絡(luò)，遵循iso/osi開放系統(tǒng)互連參考模型的全部或部分通訊協(xié)議。fcs 則是用開放的現(xiàn)場總線控制通訊網(wǎng)絡(luò)將自動(dòng)化最底層的現(xiàn)場控制器和現(xiàn)場智能儀表設(shè)備互連的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。

2 現(xiàn)場總線概要　

　它將傳感測量、補(bǔ)償計(jì)算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場設(shè)備中完成，僅靠現(xiàn)場設(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)?，F(xiàn)場總線設(shè)備能處理各種參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)信息及故障信息，具有很高的智能，能在部件、甚至網(wǎng)絡(luò)故障的情況下獨(dú)立工作，大大提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)能力。

　 由于現(xiàn)場設(shè)備本身已可完成自動(dòng)控制的基本功能，使得現(xiàn)場總線已構(gòu)成一種新的全分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，不再需要一個(gè)中央控制計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)真正的分布式控制。從根本上改變了現(xiàn)有dcs集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)體系，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。

　　工作在現(xiàn)場設(shè)備前端，作為工廠網(wǎng)絡(luò)底層的現(xiàn)場總線，是專為在現(xiàn)場環(huán)境工作而設(shè)計(jì)的，它可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，能采用兩線制實(shí)現(xiàn)送電與通信，并可滿足本質(zhì)安全防爆要求等。

　 傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)每個(gè)儀表都需要一條線連到中央控制室，在中央控制室裝備一個(gè)大配線架。而在fcs系統(tǒng)中多臺現(xiàn)場設(shè)備可串行連接在一條總線上，這樣只需極少的線進(jìn)入中央控制室，大量節(jié)省了布線費(fèi)用，同時(shí)也降低了中央控制室的造價(jià)。由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)中分散在設(shè)備前端的智能設(shè)備能直接執(zhí)行多種傳感、控制等，也不再需要dcs系統(tǒng)的信號調(diào)理、轉(zhuǎn)換、隔離技術(shù)等功能單元及其復(fù)雜接線，用工控pc機(jī)作為操作站，從而節(jié)省了一大筆硬件投資，由于控制設(shè)備的減少，還可減少控制室的占地面積。

　由于現(xiàn)場總線的以上特點(diǎn)，特別是現(xiàn)場總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡化，使控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、投運(yùn)到正常生產(chǎn)運(yùn)行及其檢修維護(hù)，都體現(xiàn)出優(yōu)越性。

3 現(xiàn)場總線案例

　profibus是德國國家標(biāo)準(zhǔn)din 19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)en 50170的現(xiàn)場總線，也是iec標(biāo)準(zhǔn)iec
61158，并且已經(jīng)轉(zhuǎn)化為中國gb國家標(biāo)準(zhǔn)。由profibus-dp、profibus-pa、profibus-fms組成了profibus系列。profibus-dp、profibus-pa通信模型參照了iso/osi參考模型的第1層(物理層)和第2層(數(shù)據(jù)鏈路層)；profibus-fms采用了第1層、第2層和第7層(應(yīng)用層)，第7層又分為現(xiàn)場總線報(bào)文規(guī)范(fms，fiedldbus
message specification)和低層接口(lli，lower layer interface)，另外還增加了用戶層。如表1所示profibus通信模型。profibus提供了三種通信協(xié)議類型。