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第六章应用PROFIBUS技术构成自动化控制系统现场总线技术•现场总线PROFIBUS在工厂自动化系统中的位置•现场总线PROFIBUS控制系统组成•现场总线PROFIBUS控制系统配置的几种形式•应用PROFIBUS技术构成自动化控制系统时应考虑的几个问题•系统配置及设备选型现场总线技术PROFIBUS在工厂自动化系统中的位置现场总线技术•现场设备层•车间监控层•工厂管理层现场设备层现场总线技术•主要功能是连接现场设备，如分散式I/O、传感器、驱动器、执行机构、开关设备等，完成现场设备控制及设备间连锁控制；如一台加工设备控制、一条装配输送线或一条生产线上现场设备之间的连锁控制。•主站（PLC、PC机或其它控制器）负责总线通信管理及所有从站的通信。总线上所有设备生产工艺控制程序存储在主站中，并由主站执行。车间监控层现场总线技术车间级监控用来完成车间主生产设备之间的连接，完成车间级设备监控。车间级监控包括生产设备状态在线监控、设备故障报警及维护等。通常还具有诸如生产统计、生产调度等车间级生产管理功能。车间级监控通常要设立车间监控室，有操作员工作站及打印设备。车间级监控网络可采用PROFIBUS-FMS。工厂管理层现场总线技术车间操作员工作站可通过集线器与车间办公管理网连接，将车间生产数据送到车间管理层。车间管理网作为工厂主网的一个子网。子网通过交换机、网桥或路由等连接到厂区骨干网，将车间数据集成到工厂管理层。现场总线技术现场总线PROFIBUS控制系统组成现场总线技术•一类主站:指PLC、PC或可做一类主站的控制器。一类主站完成总线通信控制与管理。•二类主站:指操作员工作站（如PC机加图形监控软件）、编程器、操作员接口等。完成各站点的数据读写、系统配置、故障诊断等。•从站:PLC（智能型I/O）、分散式I/O（非智能型I/O）、驱动器、传感器、执行机构等现场设备。现场总线技术•PLC（智能型I/O）:PLC可做从站。PLC自身有程序存储，PLC的CPU部分执行程序并按程序指令驱动I/O。做为主站的一个从站，在PLC存储器中有一段特定区域作为与主站通信的共享数据区。主站可通过通信间接控制从站PLC的I/O。•分散式I/O（非智能型I/O）:由电源、通信适配器、接线端子组成。不具有程序存储和执行，通信适配器接收主站指令，按主站指令驱动I/O，并将I/O输入及故障诊断等信息返回给主站。通常由主站统一编址，这样在主站编程时使用分散式I/O与使用主站的I/O没有什么区别。•驱动器、传感器、执行机构等现场设备：即带接口的现场设备，可由主站在线完成系统配置、参数修改、数据交换等功能。PROFIBUS控制系统配置的几种形式现场总线技术•根据现场设备是否具备PROFIBUS接口可分为三种形式•根据实际应用需要的几种系统结构类型根据现场设备是否具备PROFIBUS接口可分为三种形式现场总线技术•总线接口型:现场设备不具备PROFIBUS接口，采用分散式I/O作为总线接口与现场设备连接。•单一总线型:现场设备都具备PROFIBUS接口。•混合型：现场设备部分具备PROFIBUS接口。现场总线技术现场总线技术现场总线技术根据实际应用需要的几种系统结构类型现场总线技术•结构类型1:以PLC或控制器做一类主站，不设监控站，但调试阶段配置一台编程设备。•结构类型2:以PLC或控制器做一类主站，监控站通过串口与PLC一对一的连接。•结构类型3:以PLC或其它控制器做一类主站，监控站（二类主站）连接PROFIBUS总线上。•结构类型4:使用PC机加PROFIBUS网卡做一类主站，监控站与一类主站一体化。•结构类型5:坚固式PC机+PROFIBUS网卡+SOFTPLC。•结构类型6:使用两级网络结构。现场总线技术现场总线技术现场总线技术现场总线技术现场总线技术现场总线技术应用PROFIBUS技术构成自动化控制系统时应考虑的几个问题现场总线技术•项目是否适于使用现场总线技术•系统实时性要求•有无应用先例•采用什么样的系统结构配置•如何与车间自动化系统或全厂自动化系统的连接项目是否适于使用现场总线技术现场总线技术•现场被控设备是否分散•系统对底层设备有信息集成要求•系统对底层设备有较高的远程诊断、故障报警及参数化要求系统实时性要求现场总线技术所谓系统的实时性是指现场设备之间，在最坏情况下完成一次数据交换，系统所能保证的最小时间。简单地说就是现场设备的通信数据更新速度。以下应用可能对系统的实时性提出要求现场总线技术•快速互锁连锁控制、故障保护：现场设备之间需要快速互锁连锁控制，完成设备故障保护功能。或系统实时性影响到产品加工精度。系统实时性不高，可能会导致设备损坏，或产品加工质量。•闭环控制:现场设备之间构成闭环控制系统，系统的实时性影响到产品质量，如产品薄厚不均、大小不一、成份不同等。影响系统实时性因素现场总线技术•现场总线数据传输速率高具有更好的实时性•数据传输量小系统具有更好的实时性•从站数目少系统具有更好的实时性•主站数据处理速度快使系统具有更好的实时性•单机控制I/O方式，比现场总线方式要有更好的实时性•在一条总线上的设备比经过网桥或路由的设备具有更好的实时性•主站应用程序的大小、计算复杂程度也影响系统响应时间有无应用先例现场总线技术采用什么样的系统结构配置现场总线技术•系统结构形式•选型如何与车间或全厂自动化系统的连接现场总线技术•是否需要车间及监控•设备层数据如何进入车间管理层数据库