基于PROFIBUS現(xiàn)場總線的回轉窯控制系統(tǒng)設計
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現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS(Fieldbus Control System)將傳統(tǒng)系統(tǒng)的集中控制轉換為現(xiàn)場分散控制，實現(xiàn)功能集中、危險分散，形成開放性的控制網(wǎng)絡。將其應用在過程自動化系統(tǒng)PAS(Process Automation System)中，將克服傳統(tǒng)DDC控制系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)因采用專用通信協(xié)議而帶來“自動化孤島”的信息集成困境。本文應用西門子PROFIBUS現(xiàn)場總線技術設計了水泥回轉窯智能化、網(wǎng)絡化的控制系統(tǒng)。
2 PROFIBUS現(xiàn)場總線技術
2.1 概述
PROFIBUS是西門子公司根據(jù)IOS/OSI參考模型設計的現(xiàn)場總線(Process Field Bus)，是一種國際性的開放式的現(xiàn)場總線標準，即EN50 170歐洲標準。目前世界上許多自動化技術廠家所生產(chǎn)的設備都提供PROFIBUS接口。PROFIBUS能覆蓋大多數(shù)的工業(yè)領域，在加工制造自動化、生產(chǎn)過程和樓宇自動化等領域己經(jīng)得到了廣泛的應用。從 PROFIBUS的應用范圍看，它不僅負責控制器與現(xiàn)場裝置之間的信息傳送，而且還負責控制器與控制器、控制器與操作站之間的信息傳送。PROFIBUS現(xiàn)場總線由PROFIBUS-DP (Decentralized Periphery)，PROFIBUS-PA(Process Automation)和PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification)三個兼容部分組成。
2.2 PROFIBUS現(xiàn)場總線協(xié)議結構
PROFIBUS可使分散式數(shù)字化控制器從底層到車間級網(wǎng)絡化，該系統(tǒng)分為主站和從站。主站決定總線的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)通信，當主站得到期總線控制權(令牌)時，沒有外界請求也可主動發(fā)送信息。從站為外圍設備包括:輸入輸出裝置、閥門、驅動器和測量變送器，沒有總線控制權，僅對接收到的信息予以確認或當主站發(fā)出請求時發(fā)送信息。PROFIBUS協(xié)議結構是根據(jù)ISO7498國際標準以開放系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡OSI為參考模型，協(xié)議結構如圖1所示。
圖1 PROFIBUS協(xié)議結構
PROFIBUS-DP使用OSI參考模型第1層、第2層和用戶接口，第3層到第7層未加以描述。PROFIBUS-FMS第1、2和7層均加以定義，應用層包括現(xiàn)場總線信息規(guī)范(FMS，fieldbus message specification)和低層接口(LLI，lower layer interface)。PROFIBUS-PA采用擴展的“PROFIBUS-DP”協(xié)議，另外還使用了IEC1158-2標準描述現(xiàn)場設備行為規(guī)范,使用段式耦合器PROFIBUS-PA設備能方便地集成到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡。
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