【摘要】简要概述PROFIBUS_DP现场总线优点及其在精开松控制器上的应用，并通过介绍利用I/O卡件进行控制精开松控制器的缺点，阐述了利用PROFIBUS_DP总线控制精开松控制器的优越性。
【关键词】PROFIBUS_DP现场总线；I/O卡件；精开松控制器；CPU417
1、引言
近年来，随着工业生产的控制规模不断扩大和复杂程度不断增加，对于工厂的自动化及控制要求也越来越高，网络化的控制系统开始成为目前工业控制领域的热点。网絡化的控制系统优点，特别是PROFIBUS-DP总线控制系统能够增强系统的可靠性、可维护性、抗腐蚀性、抗干扰性、提高系统的反应速度和控制精度，从而使得精开松控制器通过PROFIBUS-DP总线控制成为了更好的选择。
2、PROFIBUS-DP总线技术
现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。PROFIBUS即Process fieldbus，是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。它自1984年开始，经过十多年的开发、生产和应用，已成为欧洲首屈一指的开放式现场总线系统。目前PNO（Profibus用户组织）已拥有600多个成员，生产近千种产品。Profibus产品在欧洲市场占有率大于40%，广泛应用于加工自动化、楼宇自动化、过程自动化、发电与输配电等领域。
PROFIBUS-DP是一种高速低成本通信，研制的现场总线产品，以ISO7498为基础，以开放式系统互联网络（OSI，Open system interconnection）作为参考模型，定义了物理传输特性，总线存取协议和应用功能。多采用RS-485传输技术用于DP网络。
RS-485传输技术基本特征：网络拓扑：线性总线，两端有有源的总线终端电阻。传输速率：9.6K bit/s～12M bit/s。介质：屏蔽双绞铜线电缆，也可取消屏蔽，取决于环境条件（EMC）。站点数：每分段32个站（不带中继），可多到127个站（带中继）。插头连接：使用9针D型插头。
3、PROFIBUS-DP总线在精开松控制器上的应用
粘胶短纤维项目中精开松控制器是整套生产工艺中关系到短纤维质量及产量的重要环节，目前化纤行业已经建成的大多数生产线所应用的精开松控制器都采用DCS I/O卡件来输出给电器元件命令并利用I/O卡件接受电气回路中电器元器件的反馈信号，即CPU需要通过硬点来控制变频器调速及反馈数据。此种控制方式的弊端为电气回路复杂，线路过多，控制需要应用大量的电气元器件及DCS卡件，具体存在如下缺点：
1、电气柜内，因控制回路复杂，电气元器件使用过多，控制回路中的触点、端子是控制回路的薄弱环节，也是系统发生故障的集中所在。化纤公司特殊的环境中存在大量腐蚀性气体，使元器件损坏率过高；为排除触点、端子接触不良或腐蚀氧化产生的影响，每次检修需专门安排人员进行检查处理；此种控制回路中，触点、端子串联较多，出现故障时排查困难，降低了处理问题的效率，间接影响公司生产。
2、DCS系统柜内，西门子I/O卡件没有防腐涂层，卡件中电子元件对腐蚀气体敏感，不可避免会出现卡件故障影响生产；通讯电缆故障同样造成I/O卡件通讯中断影响生产，主要体现在电磁干扰及线路故障上。
为了提高企业竞争力，提高生产的稳定性，大幅度降低项目本身成本和维护成本，精开松控制器采用了FROFIBUS-DP网络控制，使得精开松控制器中的变频器直接与CPU进行数据交换，不再需要I/O卡件进行控制，在变频器传动装置PROFIBUS-DP的结构中，变频器使用的PROFIBUS-DP通讯软模块；进行数据传输主要是周期性的，CPU从变频器读取输入信息并把输出信息反送给变频器，在周期性的数据传输中，周期性通道通讯使用的数据结构为PPO（参数过程对象）消息，报文结构及PPO消息类型；用周期型通道进行数据传送，可用数据被划分成两个区域：过程数据区（PZD）和参数区（PKW），它们以各自的报文进行数据传送；控制字、设定值和状态字、实际值须依照“过程数据连接”所规定的路径进行连接，过程数据的传输才有效。
3.1硬件
（1）SIMATIC S7-400 CPU417作为控制系统主站，丹佛斯变频器FC300作为从站，从站1至从站6的DP地址分别设定为3、4、5、6、7、8，把这些地址分别输入对应的变频器918参数中。
（2）采用PROFIBUS_DP专用电缆，用来完成主、从站的物理连接；设计一个端子箱，在端子箱内总共分为6个端子组，端子组由3个魏德米勒端子组成；每个端子组的上口线通过PROFIBUS_DP专用线进行串接，端子组下口通过PROFIBUS_DP专用线分别与从站1至从站6连接，端子箱开始和末尾的端子组上口分别串接出一根PROFIBUS_DP专用电缆，而电缆的另外一端接有DP头，并将其终端电阻设定开关设置为ON位置；开始端的DP头接在CPU417上。
（3）可编程控制器CPU417与工程师站通过以太网线连接，工程师站上装有用于通讯的西门子CP1623网卡。
3.2软件
利用西门子公司的PCS7 v7.1编程软件来编制用户程序。程序有组织块、功能块、数据块组成，由用户通过工程师站下载给CPU417，用来完成系统组态、硬件配置、初始化、设置和参数的修改、系统测试及故障诊断与维护等功能。
操作人员在工程师站上发出指令给CPU417，CPU417通过PROFIBUS_DP网把命令传输给各个预运作的变频器，从而控制与其连接的电机运行；电机的所用运行状态被变频器采集并利用PROFIBUS_DP网上传给CPU417最终在工程师站上显示出来。
4、结束
在精开松控制器上应用PROFIBUS-DP总线，减少了因为I/O卡件及相应通讯电缆故障影响生产的情况，同时过程参数的数字化传递，避免了模拟量传输所带来的漂移、抗干扰等问题，大大提高了系统的稳定性。由于不再使用I/O卡件控制变频器，DCS卡件相应减少，电气控制回路变的简单，易发生故障的隐患减少，生产维护变的简单；节省了部分电元器件及DCS系统的I/O卡件，降低了项目本身的成本及以后生产维护中的备件消耗。
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