Profibus現(xiàn)場總線系統(tǒng)在低壓電器中的應(yīng)用

Profibus現(xiàn)場總線系統(tǒng)在低壓電器中的應(yīng)用
現(xiàn)場總線是安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場設(shè)備／儀表與控制室內(nèi)的自動控制裝置／系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線，它位于生產(chǎn)控制和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的底層，亦稱為底層控制網(wǎng)絡(luò)。它與工廠現(xiàn)場設(shè)備直接連接，一方面將現(xiàn)場測量控制設(shè)備互聯(lián)為通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段、不同現(xiàn)場通信設(shè)備的
Profibus－DP的設(shè)計(jì)旨在用于設(shè)備級的高速數(shù)據(jù)傳送。中央控制器（PLC／PC）通過高速串行線同分散的現(xiàn)場設(shè)備（如 1／O、驅(qū)動器、閥門等）進(jìn)行通信，同這些分散的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換多數(shù)是周期性的。
（2）Profibus－PA適用于安全性要求較高的場合。PA具有本質(zhì)安全特性，其實(shí)現(xiàn)了IECll58－2（物理層）規(guī)定的通信的規(guī)程。
Profibus－PA的過程自動化解決方案中PA將自動化系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備（壓力溫度和液位變送器等）連接起來，代替了4－20mA模擬信號傳輸技術(shù)，節(jié)約成本，并大大提高了系統(tǒng)功能和安全可靠性，因此PA尤其適用于化工、石油、冶金等行業(yè)的過程自動化控制系統(tǒng)。
（3）Profibus－FMS旨在解決車間級通用性通信任務(wù)。FMS提供大量的通信服務(wù)，用以完成以中等傳輸速度進(jìn)行的循環(huán)交換，因此它考慮的主要是系統(tǒng)功能而不是系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，應(yīng)用中通常要求的是隨機(jī)的
Profibus－PA使用Prfibus－DP的基本功能傳送測量值和狀態(tài)，并用擴(kuò)展的Profibus－DP功能來制定現(xiàn)場設(shè)備的參數(shù)和進(jìn)行設(shè)備操作。另外它使用了描述現(xiàn)場設(shè)備行為的PA行規(guī)，根據(jù) IECI 158－2標(biāo)準(zhǔn)，這種傳輸技術(shù)可確保其本征安全性并使現(xiàn)場設(shè)備通過總線供電。
Profibus－FMS對第一、第二和第七層均加以定義，其中應(yīng)用層括了現(xiàn)場總線信息規(guī)格（Fieldbus Message Specification，F(xiàn)MS）和低層接口（Lower interface，LLI）。FMS向用戶提供了廣泛的通信服務(wù)功能，LLI則向FMS提供了不依賴設(shè)備訪問第二層（現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層）的能力，第二層主要完成總線訪問控制和保持?jǐn)?shù)據(jù)的可靠性。
PMS服務(wù)是ISO9506 MMS（Manufacturing Message Specification，加工制造信息規(guī)范）服務(wù)項(xiàng)目的子集，這些服務(wù)項(xiàng)目在現(xiàn)場總線應(yīng)用中被優(yōu)化，而且還加上了通信目標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)管理功能。
Profibus－DP和Profibus－FMS系統(tǒng)使用了同樣的傳輸技術(shù)和統(tǒng)一的總線訪問協(xié)議，因而這兩套系統(tǒng)可在同一電纜上同時(shí)操作。 2 在低壓電器行業(yè)中的應(yīng)用
（1）智能化斷路器 3WN6通過 Profibus－DP網(wǎng)關(guān)（DP／3WN6接口單元）與 Profibus－DP相連接，從而與上位機(jī)S7－300PLC通信。通過這種方法，控制信號和3WN6外圍的有用數(shù)據(jù)可以通過一根簡單的兩芯電纜或光纖電纜與具有Profibus－DP控制能力的自動化級進(jìn)行傳輸，對控制系統(tǒng)而言也就省去了不必要的常規(guī)的數(shù)據(jù)電纜布線。DP／3WN6接口單元組裝于一個(gè)可安裝的標(biāo)準(zhǔn)安裝導(dǎo)軌上70mm寬的緊湊外殼之中。單元可以并排安裝，甚至垂直安裝，彼此之間無需任何安裝空間。DP／3WN6的九芯SUB－D插座連接。DP／3WN6接口是與3WN6斷路器點(diǎn)對點(diǎn)連接的。Profibus－DP配置的更改是在接口完成的。
Profibus－DP允許12Mb人的數(shù)據(jù)速度。在初次使用前，只需預(yù)置Profibus－DP的地址。位速率和其他的總線參數(shù)則由主控機(jī)單元預(yù)先設(shè)置，接口對該設(shè)備自動接受。電源連接以后與斷路器的通訊自動地建立起來。Profibus和斷路器的接口由接口連接地監(jiān)視，并且其狀態(tài)是經(jīng)過兩只發(fā)光二極管（紅色和綠色）來顯示的。Profibus－DP的共享者DP／3WN6接口是通過諸如 SIMATIC SS的 COM Profibus參數(shù)化軟件，SIMATIC S7編程軟件或其他主控機(jī)供應(yīng)商提供的軟件來策劃完成的。斷路器既可以通過鍵盤在過流脫扣器上進(jìn)行組態(tài)池可以手持單元通過應(yīng)用程序來設(shè)置參數(shù)。
總線上有用的數(shù)據(jù)：①模擬量測量值，如相電流、接地故障電流、功率因數(shù)。②事件信息，如脫扣類型、欠負(fù)荷、相不平衡。③操作狀態(tài)，如開或關(guān)、處于試驗(yàn)位置、合問就緒。④組態(tài)數(shù)據(jù)，如額定工作電流、短路電流、故障保護(hù)參數(shù)。⑤診斷數(shù)據(jù)，如上次脫扣電流值、前15min峰值電流。遙控操作，合問或分閘、其他的接口。
（2）AS司總線通過DP／AS－I接口單元（網(wǎng)關(guān)）與Profibus－DP相連，從而使AS--I的有用數(shù)據(jù)可以通過Profibus－DP與自動化系統(tǒng)進(jìn)行交換。
AS司是一種適用于雙工線的執(zhí)行器和傳感器的現(xiàn)場型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它通過兩根電纜進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)信號和電源共載于雙工線上，可以具有任意的拓?fù)渑渲茫詽M足不同的應(yīng)用場合， 多允許31個(gè)站點(diǎn)或從屬設(shè)備與ASJ相連接，而一個(gè)ASJ應(yīng)用模塊可與至多四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的雙工線傳感器和執(zhí)行器連接，這樣ASJ一共提供了124個(gè)傳感器和124個(gè)執(zhí)行器的 大配置。
接口單元組裝于一個(gè)可安裝在標(biāo)準(zhǔn)安裝導(dǎo)軌上的70mm緊湊外殼之中。單元可以并排安裝，也可以垂直安裝，彼此之間無需任何安裝空間。接口單元的DP主控機(jī)的格式化軟件盤上能夠?yàn)樵O(shè)備提供特殊設(shè)置的設(shè)備主控文件（GSD）來格式化。在SIMATIC SS中，格式化是通過COM Profibus完成的。對SIMATIC S7而言，Profibus。－DP格式化是STEP7所集成的一部分。
DP的地址是通過一只編碼開關(guān)而實(shí)現(xiàn)的。其波特率是自動設(shè)定的。與相連接的AS從屬設(shè)備的數(shù)目無關(guān)，一個(gè)16字節(jié)的輸人（PAA）的地址空間總在 PLC當(dāng)中儲存。Profibus和AS－Interface的接口是被連續(xù)地監(jiān)視的，其狀態(tài)是經(jīng)兩只發(fā)光二極管（紅色和綠色）來顯示的。第三只發(fā)光二極管用來顯示共可用性。通電以后，當(dāng)前的AS一互組態(tài)就定義了。如果連接了AS－I從屬設(shè)備，已定義的數(shù)據(jù)總線的組態(tài)（LES已識別的從屬設(shè)備列表）就變?yōu)檫B接處的總線組態(tài)（LA激活的從屬設(shè)備列表）。如果沒有從屬設(shè)備可識別，就沒有連接外的組態(tài)被列人主控機(jī)的清單中。隨后所識別的從屬設(shè)備直到RESET按鈕按下后才能被接受或激活。
Profibus－DP為主干線人AS一I總線通過DP／AS互耦合器接人Profibus－DP系統(tǒng)。AS司總線上可以連接各種執(zhí)行器、傳感器，ProfibusDP通過S7－300對總線上的智能化設(shè)備進(jìn)行組態(tài)、參數(shù)化等工作。通過Beckhoff公司的BK3000／BK3010／BK3100／BK3110與Profibus-DP連接。Beckhoff公司的BK3000系列采用一個(gè)386EX芯片作為內(nèi)核，并且支持同Profibus－DP有連接，BK3000系列的實(shí)質(zhì)是一個(gè)輸人／輸出數(shù)據(jù)的收集站，它可以起到AS河網(wǎng)關(guān)的作用，但由于其采用386EX芯片作為內(nèi)核，其功能和使用均比AS－I網(wǎng)關(guān)要靈活。BK3000是作為ProfibSS系統(tǒng)中DP－FMS的從站設(shè)備的，它括總線連接插頭、地址編碼接口和64個(gè)I／O等。BK3000和BK3 100支持對所有總線終端的操作，對模擬量輸人／輸出也一樣，通過使用KS200配置，可以對模擬／復(fù)合總線終端進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)各種特殊的應(yīng)用場合，總線終端也可以通過PLC和PC機(jī)對其進(jìn)行操作控制，Becoff公司提供GSD文件，支持對總線終端的組態(tài)工作。 3 結(jié)論
（1）Profibus、AS一I、智能子站（Beckhoff公司的BK3000系列）可以構(gòu)成一個(gè)靈活的配電控制系統(tǒng)，尤其在I／O層面上相當(dāng)靈活，可以滿足配電控制系統(tǒng)的一般要求和大部分應(yīng)用場合。
（2）隨著IEC61158的通過，各種總線之間的互聯(lián)將成為趨勢，Profibus的下一步將會是和各總線在優(yōu)各個(gè)層面上互聯(lián)。因此，它的發(fā)展會以本文介紹的兩種方法進(jìn)行：①和異種總線用同關(guān)連接，AS一I。②向智能子站（Beckhoff公司的BK3000系）方向發(fā)展。