基于Prof让us现场总线分布式控制系统摘要工业分布式控制系统是结合最新计算机软硬件技术、通信技术和PLC技术的新一代工业控制系统，较好地解决了高可靠、高性能和低价格的矛盾，大大地改变了原有继电控制系统的落后状态。本文介绍了以计算机为操作站、可编程控制器（西门子S7系列PLC）为控制主机、以现场总线技术Profibus、工业以太网等通信连接，组建工业分布式控制系统。关键词分布式控制；现场总线；西门子PLC；Profibus中图分类号TP39文献标识码A文章编号1674-6708(2012)72-0237-020引言随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革，开始向网络化方向发展。控制系统的结构从最初的CCS（计算机集中控制系统）,到第二代的DCS（分散控制系统），发展到现在流行的FCS（现场总线控制系统）。FCS作为新一代控制系统，使用现场总线这一开放的、具有互操作性的网络将现场各个控制器和仪表及仪表设备互联，同时控制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维修费用。因此，FCS实质上是一种开放的、具有互操作性的、彻底分散的分布式控制系统。目前，国际上已知的现场总线类型有四十余种，比较典型的现场总线有：FF,Profibus,LonWorks,CAN,HART,CC-LINK等。本文Profibus现场总线为例，分析了基于德国西门子公司S7系列PLC的分布式控制系统的构成。1Profibus现场总线简介Profibus现场总线以其独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众多厂商的支持和不断发展的应用行规，已被纳入现场总线的国际标准IEC61158和欧洲标准EN50170,并于2006年被定为我国的国家标准GB/T20540.6-2006。目前，在多种自动化的领域中，Profibus占据主导地位,全世界的设备节点数已经超过2000万。基于Profibus-PA、Profibus-DP、Profibus-FMS,形成兼容性的现场总线标准。尤其是关于Profibus-DP,具有髙速率、低成本的特点，广泛运用于现场级之中，旨在完成I/O和控制系统之间的信号传输。Profibus的传输速率为9.6Kbit/s至12Mbit/s,最大传输距离在9.6Kbit/s下为1200m,在12Mbit/s小为200m,可采用中继器延长至10km,传输介质为双绞线或者光缆，最多可挂接127个站点。2关于西门子Profibus现场总线构建关于工厂自动化系统构建，主要基于三级网路平台，依托Profibus-DP/PA控制系统，实现车间级和现场级的底层自动化。同时，构建Profibus-DP/PA控制系统，可以有效地将车间级和现场级系统，运行于数字化的通信网路环境之下。2.1现场设备系统层现场设备系统平台主要基于传感器、I/O、开关设备等,实现现场各设备系统的连接，以完成相关系统平台的控制或连锁控制。其中，主站旨在保障通信的有效性，以及所有子线路的通信管理。而且，关于总线路段的设备生产，其控制工艺需要储存至主站之中，以便于主站的执行管理。2.2车间监控层对于各车间的设备连接，需要依托于车间级监控来实现，诸如车间的各生产线，在主控制器的连接下，构建车间设备监控系统。在进行监控系统平台的构建中，主要针对设备的在线监控、故障的维护等方面，实现车间各生产线的安全运行。同时，针对车间生产线的需求，可以构建关于生产调度或生产统计的管理功能，以完善监控层性能。而在监控网络系统中，主要基于Profibus-FMS,实现系统平台的多主网络状态，以达到控制管理信息的大容量传输。2.3工厂管理层关于工厂管理层，主要基于集线器和管理网的连接，实现生产车间相关信息的传输，以达到各车间的管理。车间管理系统也是总线的一个子线，由经交换机、路由器，进行产区核心网络的连接，进而对各车间数据进行集成管理。而对于车间管理网络的以太网，主要基于IEC802.3TCP/IP协议,实现通信信息的传输。系统结构如图1：3Profibus-DP现场总线应用实例3.1空调自控系统的功能要求一般要求监控系统应具有以下功能：实时数据的上传显示、存储、检索、打印等功能；历史数据的查询显示、存储、检索、打印等功能；空调机组多种执行器，电磁阀的控制功能；生产现场及空调机组多点温、湿度、压力、风速等参数的采集，显示功能；空调运行状态的监测报警功能；空调风机转速的变频控制功能；消防连锁与保护功能等。整个系统的设计不仅...