现场总线在堆取料机控制系统中的应用

张晓友

摘 要：主要介绍了现场总线的发展背景、特点及趋势，详细介绍了占目前市场主要地位的现场总线（PROFIBUS），并对在堆取料机控制系统中应用作详细的论述。

关键词：现场总线；PROFIBUS；网路；硬件配置；堆取料机

1.PROFIBUS技术概述

1.1 PROFIBUS技术背景与现状

PROFIBUS是現场总线技术的英文代表。随着控制、计算机、通讯、网络等技术的发展，信息交换沟通的领域迅速扩大，从现场、车间、工厂、管理的各个层次都被应用。由于信息技术高速发展，直接导致了自动化系统结构的变革，从而形成了以网络集成自动化系统为平台的信息系统。因此PROFIBUS现场总线技术应运而生。它的出现，标志着控制技术领域又一个全新时代的到来。

PROFIBUS有明确的定义：它是安装生产过程区域的现场设备、仪表与控制室的自动控制装置、系统之间的一种串行、数字式、多点双向通信的数据总线。

现场总线发展初期，它的标准繁多，一直没有一个统一的总线标准，这样直接导致现场总线的发展受到影响。直到1998年，经过多年的讨论，终于达成现场总线IEC61158标准，包含了市场上最主要的几种现场总线，并与1999年12月获得通过。

1.2现场总线技术特点

现场总线系统在技术上具有以下特点：

（1）系统的开放性

（2）可互操作与互用性

（3）现场设备功能自治，具有数字通信能力，实现了系统结构的高度分散。

（4）良好的现场环境适应能力

（5）系统认同ISO/OSI开放系统互连模型标准。

1.3现场总线技术的优点

现场总线作为一种工业自动控制领域新技术，与传统的方法性比，其本身具有的优越性使其得到广泛的应用。

（1）节约硬件成本

（2）设计、组态、安装、调试简便

（3）现场总线的应用大大提高了系统的可靠性和安全性

（4）系统维护、设备维修和系统更换扩充更加便捷

（5）用户对系统配置设备选型更加自由

2.常用现场总线介绍

PROFIBUS是一种家族式现场总线，包括PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA 3个部分。PROFIBUS-FMS是在最初的PROFIBUS系统，主要面向车间级主站通用的、对等的、面向对象的通讯。主要应用领域是大数量的数据传输，或将若干个分散的过程部分集成到一个公共过程，不过要注意的是PI已经不再支持FMS的发展。PROFIBUS-DP用于电气自动化与设备自动化快速数据交换，具有设置简单、价格低廉、功能强大的特点。PROFIBUS-PA主要是为了过程控制的特殊要求而设计的。它的数据传输和电源共用一根电缆，可以用于本质安全或一般过程控制。

3.现场总线在堆取料机控制系统中的应用

为了建立与中控的统一连接，堆取料机控制系统采用PROFIBUS-DP总线，是一主多从，单主机的总线拓扑结构。

首先在工具栏中单击按钮或在【文件】菜单下单击【新建】，可以直接创建一个新项目。在弹出的对话框中输入项目名称及路径，单击确定完成（如图1）。这里建立了一个名为example7-1的项目。

直接建立的项目只包含一个MPI子网对象，用户需要通过【插入】菜单来手动添家对象。用户可以插入一个PLC站，先进行硬件组态，完成硬件组态后，再在相应CPU的S7程序目录下编辑用户程序；也可以先插入一个独立的S7程序，编写用户程序，再进行硬件组态，等组态完成后将程序复制到相应的

CPU中。（见图2）

其次是硬件组态程序

打开前面建立的项目example7-1，在项目的根接点下插入一个“SIMATIC300站点”，将站点命名为S7300PLC，选中左边窗口的“S7300PLC”，在右边窗口可以看到“硬件”的图标。

（见图3）

双击“硬件”图标，就可以打开硬件组态界面。

（见图4）

由于步骤较多，这里就不一一介绍，简单介绍以上几步。

4.现场总线在堆取料机控制系统中应用存在的问题

现场总线控制系统由于其开放性、分散性和完全可互操作性等特点，正成为未来新型工业控制系统的发展方向，然而就目前的情况来看，现场总线技术在堆取料机上的应用还存在着一些问题。

（1）多种标准

（2）冗余问题

（3）应用规模小

5.结论

现场总线的控制系统既是一个开放的通讯网络，又是一个全分布控制系统，它作为智能设备的联系纽带，将挂接在总线上作为网络节点的智能设备连接成网路系统，并通过组态进一步构成自动化系统，实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及测、控、管一体的综合自动化功能。在堆取料机控制系统中既可以提高控制系统运行的稳定性而且大大降低了投入的成本。所以现场总线控制系统在堆取料机中得到大量的

应用。