Application of Profibus in the Supervisory Control System of Coal Mine Equipment
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LU Jian-jun8007f38【中国自动化网社区】ea4d76【http://sns.ca800.com】3c255 （Tunliu Coal Mine，Changzhi 046000．China）
8007f38【中国自动化网社区】ea4d76【http://sns.ca800.com】3c255 Abstract：This paper introduces the main characteristics and basic function of Profibus — DP field highway，andits application in the system of coal mine equipment and supervisory contro1．it also discusses the hardware collocation of major system and subsidiary system and its related software design in the system of supervisory control．8007f38【中国自动化网社区】ea4d76【http://sns.ca800.com】3c255 Key words：field highway；Profibus—DP；supervision control system；coal mine equipmentbfc619b【中国自动化网社区】ba33f3【http://sns.ca800.com】57 煤矿压风机、主通风机及向生产供水的水泵均为煤矿生产中重要的环节，对这些设备的实时监控，是保障煤矿安全生产、保持设备高效及经济运行的有效手段。现简介Profibus-DP现场总线技术在监控系统中的应用。bfc619b【中国自动化网社区】ba33f3【http://sns.ca800.com】57 1 Profibus现场总线技术bfc619b【中国自动化网社区】ba33f3【http://sns.ca800.com】57 1．1 Profibus概述bfc619b【中国自动化网社区】ba33f3【http://sns.ca800.com】57 Profibus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，用于工业自动化日益广泛，Profibus根据应用特点分为 Profibus—DP、Profibus— FMS、Profibus～ PA 3个兼容版本。其中Pr0fibu DP 是一种高速（数据传输率可达 12 Mbit／s）的经济的设备级网络，主要用于现场控制器与分散I／O之间的通信；Profibus—PA专为过程自动化设计，采用IECI158— 2标准，可提供本质安全特性，适用于安全性要求较高及由总线供电的场合；Profibus—FMS主要解决车间级通信问题，完成中等传输速度的循环数据或非循环数据的交换任务。357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 1．2 Profibus—DP的主要特征357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 Profibus-DP使用物理层、数据链接层（第1层、2层）和用户接口，用于现场层的高速数据传送，主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站程序循环时间短。此外，Profibus—DP还提供智能化现场设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理及复杂设备在运行中参数的确定。357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 Profibus-DP的基本功能和特性：357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 （1）远距离高速通信：波特率从0．096～12Mb／s；最大距离12Mb／s时100m，15Mb／s时200m，还可以用中继器加长。357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 （2） 分布式结构：各主站间令牌传递，主站与从站为主从传送，每段可达32个站，用连接器连接段，最多可达126个站。357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 （3） 易于安装：因为RS485的传输技术简单，双绞线的敷设不需要专业知识，总线结构使得1个站点装卸载不影响其它站点的正常工作，系统的安装还可以分别进行，后期安装的系统不会对前期安装的系统造成妨碍。357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 （4） 诊断功能：经过扩展的Profibus-DP的诊断功能能对故障进行快速定位，诊断信息在总线上传输并由主站采集。357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 （5） 开放式通信网络。357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 （6） 可靠性和保护机制：Profibus-DP允许构成单主站或多主站系统。357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 每个Profibus-DP系统有3种类型的设备：一级DP主站（DMP1），即中央控制器（如PLC、PC），在预定的信息周期内与分散的站交换信息；二级DP主站（DMP2），指组态设备、编程器或操作面板，完成各站点的数据读写、系统配置、故障诊断等；DP从站，指进行输入、输出信息采集和发送外围设备（如PLC、分散式I／O、驱动器、传感器、执行机构）。357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 2 大型设备监控系统的硬件设计357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 在煤矿大型设备集中监控系统中采用了Profibus—DP现场总线网络，整个控制系统有1台Profibus-DP主站．3台Profibus- DP从站及现场的通风机、空压机、水泵及各种变送器组成。主站设在主监控室中，从站设在每个监控设备的现场，由Profibus—DP总线将所有从站设备连接起来，其中Profibus—DP主站为研华IP 一610P／PIII型工控机，Profibus—DP从站均采用SIMATICS7—300系列的CPU315—2DP PLC，分别扩展了不同数量的模拟量输入模块、数字量输入 出模块。从站CPU3l5—2DP CPU模块有1个DP通讯口、用于与Profibus—DP总线连接，在Profibus—DP总线网络上，该PLC可以作为主站，也可以作为从站。CPU模块的另一个通讯口为一个 MPI多点通讯口，用以通过MPI网络连接到计算机，人机界面显示屏或手持编程器。357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 在此监控系统中因为3台从站距离主站都较远，这样在每一个从站现场还设计有人机界面。该人机界面为26cm液晶触摸屏，通过它可以显示现在设备的详细运行参数，也可以控制每一从站相应设备的运行。357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 2．1 Profibus—DP主站357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 本系统DP主站采用研华工控机作为上位机，通过siemensProfibus现场总线接口卡CP561l与现场总线相连。这样工控机与现场总线就连接为能完成组态、运行、操作等功能的完整的控制网络系统。357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 2．2 Profibus—DP从站1357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 从站1监控空压机的运行，Profibus—DP从站地址配置为3，CPU3l5—2DP中央处理单元扩展模块数量共有9块，而S7—300一个机架上最多为8个模块。因此又通过扩展模块IM365扩展第2个机架。357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 2．3 Profibus—DP从站2357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 从站2监控水泵的运行，Profibus—DP从站地址配置为4。CPU3l5—2DP中央处理单元共扩展模拟量模块、开关量输入／车俞出模块6个。357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 2．4 Profibus—DP从站3357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 从站3监控风井通风机及风井风压、瓦斯、粉尘 等参数，Profibus—DP从站地址配置为5。357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 3 工业广场监控系统的软件设计357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 3．1 下位机监控软件（从站）357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 本系统采用SIMATIC S7—300的配套编程工具STEFY7 v5．1完成硬件组态、参数设置、PLC程序编制、测试、调试和文档处理。程序由组织块（OB）、功能块（FB、FC）和数据块（DB）构成。其中，OB是PLC的主监控扫描程序，用于控制程序的运行。FB、FC各个功能子程序块，DB数据块为存储各运行数据区域。在本监控系统中对各从站的DB块进行了同一分类：DB1块数据为采集的各参数原始值（未经过量程或数据变换处理的值），DB2为经过处理后的参数，DB10为人机界面与从站的交换数区。357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 3．2 上位机监控软件（主站）357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 上位机的操作系统为Windows2000 Profession—al，Profibus—DP通讯配置软件为Siemens公司的 Softnet PB和C0M Profibus．监控软件采用工控软件— —北京亚控公司的组态王Kingview6．02．它集控制技术、人机界面技术、图形技术、数据库技术、网络技术于一身，含有实时数据报表、历史数据报表、实时曲线、历史曲线、报表查询等控件，为工程技术人员提供很好的二次开发平台。各功能画面设计采用下拉式菜单，主要有3个从站设备模拟运行画面、运行控制画面，各从站实时数据报表、历史数据查询、实时运行曲线、历史趋势曲线等等。357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 4 结语357e【中国自动化网社区】4a71fd【http://sns.ca800.com】33293 该型设备集中监控系统采用PrOfibu DP现场总线实现分布式控制，已可以在现场稳定运行。实践证明，采用该总线技术提高了系统的稳定性、可靠性，抗干扰能力强，降低了系统成本。
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