PLC采用Profibus-DP与DCS通信的实现

徐亮 王晓玲

摘要：对于通信技术领域的发展而言，PLC技术作为工业控制领域中经常会运用的技术手段来说，已经逐渐被开始重视和使用。在网络通信应用上，该技术将传统工业领域应用的理论和实践技术应用的同时，适应了通信领域的技术要求，以此形成PLC通信技术应用的未来趋势。

关键词：PLC技术;通信技术;自动化处理

PLC控制技術作为工业自动化领域中经常会运用的技术手段之一被广泛应用，如今，融合继电器控制系统，结合通信系统的多样性，形成具有复杂通信线路以及多元化的元器件等为一体的通信系统。可以说该技术的运用将通信系统的多样性全面的展现出来。PLC通信技术在如今的通信领域和通信市场中已经逐渐发展复杂化，结合网络信息可以发现，PLC通信技术的网络信息数据收集和处理能力受到了一定的限制，以计算机作为通信载体进行数据信息的整合和管理的效率和质量都比较低下。通信信号在计算机网络上也十分不稳定，这也是未来在通信市场中PLC信息技术应该着重考虑和解决的问题。

1、网络故障产生的原因

在工业正常运行的过程当中，其网络出现故障的原因是比较多的。比方说生产环境，尤其是钢管制造的现场，其生产相对来说是比较恶劣的，经常处在一个高温和粉尘的环境下工作。这就容易导致控制网络受到一些其他因素的干扰。除此之外，通常来说，dp网络的从站是非常多的，并且构成也比较复杂，容易出现通讯不稳定的情况。网络设备由于长时间的未更新，也容易存在老化的现象，比方说现场的DP头，通讯模块等等。网络的走线不够规范，有的时候可以发现网络和动力电缆走的是同一个架桥。

2、网络故障的影响

如果在钢管的运输或切割过程当中出现了网络故障的话，比方说网络出现闪断或者是直接断开的情况。这就很容易导致我们在不能够按照正常情况去生产。并且在钢管的切割过程中出现网络故障，也会影响锯片的使用寿命。如果是单独的出现从站出现掉站的情况处理的时候还是比较容易的。但是，如果出现DP紫缆老化或者是整个线路的虚接而造成的网络出现问题。我们是不能够立刻准确的去锁定他的故障点的，一般来说，比较常见的判断方法就是通过STEP7的硬件诊断来对现场的网络进行测试，但是如果使用这种方法的话，整个设备必须处于停车状态。而且以这样的方法来处理时间是非常长的，如果整个系统的从站比较多的话，那么网络的干扰源也会导致我们不能够去准确的锁定故障点。网络的干扰问题一直困扰着许多的工程技术人员，因为一旦出现网络问题，设备就会停机。没有办法生产就会给企业带来很大的损失。

3、解决问题的措施

3.1优化网络硬件设施

（1）DP网络在连接的时候使用的是串联的方式，从PLC到第一个远程站之间的线缆是很长的，一般来说是大于100米的。为了能够保证信号不会因为距离而减退，保证数据的正常传输，一般我们会通过添加中继器来减少网络的丢包数量。

（2）由于整个网络连接方式是串联，所以说如果出现问题的话，整个网络都会面临瘫痪的风险。因此，我们可以把部分的串联网络改成星形拓扑结构，对不同类型的设备进行分段改造，这样如果一旦网络某一点出现问题的话，是不会影响到整个网络的及其它类型设备运营的，可以减小故障点对于整个网络的影响。

（3）我们可以把现场的每一个平台的操作箱集成到一个柜子里面。这样可以减少对于现场的操作箱的使用数量，把现场操作改成远程遥控，这样也能够减少故障点的数量。

（4）定期检查以及紧固DP插头，更换DP的线缆，测试整个线缆的网络信号。查看DP插头的终端电阻及紫缆的电线电压是否是正常的。

3.2优化网络软件设施

（1）测试网络，主要的测试内容是要减少现场对于网络的一些干扰源。检查好DP的网线有没有跟动力电缆在同一个桥架槽内，避免因为动力电缆的情况而出现高压电磁场的干扰，影响到网络的运营效果。

（2）优化程序，在程序当中做好网络监控工作，然后把报警信号添加到PDA曲线里面，来对整个程序进行监控。这样我们可以通过PDA就可以查看整个通讯站的情况，也可以优化各从站的运行程序，能够对DP网络作延迟闪断的故障保护，当网络出现闪断的时候，从站也能够运营。并且可以通过监控找到网络的故障点在哪里对其进行及时的处理，避免因为网络出现停机事故。

（3）给网络系统安装一套系统监控模块，系统监控可以做到24小时不间断的对整个网络进行全时的检测。全天候的检查网络当中可能存在的一些安全隐患，可以最大程度上的保护网络不受其他因素的影响，保障网络运行的安全以及稳定。无论任何时候，只要网络出现了故障，设备都可以给予其最完整的诊断信息，并且可以捕捉到故障时的瞬间信号。无论在任何环境下，都可以对网络信号进行捕捉，并且将其故障部位记录下来。

4.PROFIBUS现场总线技术

4.1PROFIBUS类型

PROFIBUS在实际应用环节中，根据其特点主要可以被分为以下三种类型：

第一，ROFIBUS—DP是一种分散外设技术，该种技术在实际连接过程中被系统优化处理，专门应用于自动控制系统和设备级别分散I/O之间的通信设计。其突出的特点就时能够应用于系统高速数据传输中，最大的传输速率能够达到12Mbps[1]。

第二，PROFIBUS—FMS为现场总线信息规范，该种信息规范能够面向对象，为对象提供海量的数据通信服务。尤其是在任务量比较复杂的车间级通用性任务中比较适用。比较有力的FMS根据用户需求，所能够提供的应用范围更加的灵活，应用广泛。

第三，PROFIBUS—PA是一种过程自动化技术，该种技术的本质比较安全，对于安全性比较高的场所，该种技术备受关注。例如，PA在化工产业、石油领域、冶金等行业上比较受欢迎。

4.2PROFIBUS—DP基本功能

PROFIBUS—DP的功能较多，在传输技术角度分析，PROFIBUS—DP技术在不同应用场所的传输速率不同，那么其波特率的范围也不同，一般情况下，波特率的范围为9.6K-12Mbps。在总线存取方面，PROFIBUS—DP技术比较支持单主或者是多主系统，在总线上的最多点数为126。在进行总线上的设备数量选择环节中，不能一概而论，而是需要根据实际情况而定。在运行模式上，PROFIBUS—DP规范能够包含了系统行为的详细描述，设备性能互换上更加的详细，能够对运行的设备进行运行、清除和停止等处理。在PROFIBUS—DP规范功能上分析，DP主站和DP从站之间，能够实现循环用户数据的传输，通过总线对DP主站进行组态[2]。

在综合分析PROFIBUS-DP网络各种典型配置后，本文构建的PROFIBUS-DP网络如下：以研华工控机（插有SIEMENS公司的CP5613通讯卡）作为上位机及一类主站;以S7-300PLC作为智能从站，为具典型性两个从站选用不同的配置，从站1的CPU为CPU315-2DP（带集成的DP接口）不需要DP通讯模块，从站2的CPU为CPU314（不带DP接口）需要通讯模块CP342-5;以ET200M作为从站1的远程I/O从站（选用IM153-1接口模块），用于采集现场数据。以上设备通过PROFIBUS专用电缆连接到PROFIBUS-DP网络上。PROFIBUS总线连接器上带有终端电阻，在网络的终端站点需要将终端电阻开关设置为“ON”，网络的中间站点需要将终端电阻开关设置为“OFF”。

结语

我们可以从硬件以及软件上分别对DP网络系统进行优化，在优化之后，网络系统的维护效率可以达到最高。并且能够更加全面的检查其通讯系统，在通讯时也比较稳定。如果网络出现了故障，可以快速的锁定故障的原因，并且能够及时的对其进行处理，如果再次出现类似的问题的话，是不会影响生产的，并且能够减少炼钢停止的时间，也可以方便人员去处理，检查事故原因，确保炼钢可以稳定的运行。

参考文献：

[1]崔坚PROFIBUS的几种诊断方法[J].中国仪器仪表，2011（增刊）：281-285.

[2]陈卫国，陶庆才，卢锦川，韦瑞录.基于Profibus-DP网络的故障分析及诊断[J].改装与维修，2012（10）：143-147.

[3]刘杰.诊断中继器在Profibus-DP網络诊断平台中的应用[J].冶金自动化，2015（12）：176-179.

[4]张岩.PROFIBUS-DP网络故障诊断及优化[].新媒体与信息科技，2016（7）：102-127.