引言
對(duì)于老電廠的改造系統(tǒng)，由于大量采用非智能儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，全面更換、更新可能性很小，對(duì)于這樣的系統(tǒng)，profibus也可以提供很好的解決方案?？梢圆捎眠h(yuǎn)程i/o的方式，通過(guò)常規(guī)i/o模塊采集非智能儀表的信號(hào)，然后通過(guò)profibus-dp總線連接到中央控制器。儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以按設(shè)備生命周期逐批更換。
安裝在制造或過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制室內(nèi)的自控裝置之間的數(shù)字式、串行和多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場(chǎng)總線。由于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的出現(xiàn)，推動(dòng)了現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備和智能儀表的發(fā)展，促進(jìn)了傳統(tǒng)dcs系統(tǒng)和plc系統(tǒng)的融合，并推動(dòng)了fcs（以現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為基礎(chǔ)形成的網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)）的出現(xiàn)、發(fā)展和廣泛應(yīng)用。
自現(xiàn)場(chǎng)總線概念提出以來(lái)，各大自控和儀表公司開(kāi)發(fā)了數(shù)十種現(xiàn)場(chǎng)總線，目前在范圍內(nèi)被廣泛認(rèn)可的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)包括：profibus、ff、controlnet、profinet、pnet等總線系統(tǒng)。
隨著電力改革的深入，實(shí)行廠網(wǎng)分開(kāi)、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的政策，各電廠為降低運(yùn)行成本、減少設(shè)備檢修維護(hù)成本、縮短維護(hù)周期、實(shí)行狀態(tài)檢修，就需要對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，并將各工藝段自動(dòng)化系統(tǒng)整和在一起?，F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的出現(xiàn)，*解決了自動(dòng)化孤島問(wèn)題，使電廠基于設(shè)備狀態(tài)的檢修成為可能。
profibus現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)介紹
profibus是目前上通用的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)之一，以其*的技術(shù)特點(diǎn)、嚴(yán)格的認(rèn)證規(guī)范、開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)、眾多廠商的支持和不斷發(fā)展的應(yīng)用行規(guī)，已成為zui重要的和應(yīng)用zui廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。
profibus現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議包括三個(gè)主要部分：
•profibusdp：主站和從站之間采用輪循的通訊方式，主要應(yīng)用于自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信。
•profibuspa：電源和通信數(shù)據(jù)通過(guò)總線并行傳輸，主要用于面向過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通訊。
•profibusfms：定義了主站和主站之間的通訊模型，主要用于自動(dòng)化系統(tǒng)中系統(tǒng)級(jí)和車間級(jí)的過(guò)程數(shù)據(jù)交換
采用profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：
從圖中可以看出，采用profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)可以分成現(xiàn)場(chǎng)控制層、監(jiān)控層和企業(yè)管理層三層。
現(xiàn)場(chǎng)控制層
現(xiàn)場(chǎng)控制層由現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)智能儀表、遠(yuǎn)程i/o和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成。現(xiàn)場(chǎng)控制涉及profibus協(xié)議profibus-dp和profibus-pa兩個(gè)部分。
profibus-dp是高速網(wǎng)絡(luò)，通訊速率達(dá)到12m。profibus-dp可以連接遠(yuǎn)程i/o、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、智能馬達(dá)控制器、人機(jī)界面hmi、閥門定位器、變頻器等智能設(shè)備，一條profibus-dp總線可以zui多連接123個(gè)從站設(shè)備。profibus-dp的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是總線型、星型和樹(shù)型，通訊介質(zhì)可以是屏蔽雙絞線、光纖，也支持紅外傳輸，采用雙絞線時(shí)，不加中繼器zui遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)1.2公里，zui多可以采用9個(gè)中繼器，zui遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)9公里。采用光纖時(shí)，zui遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)100公里以上，其中采用多膜光纖，兩點(diǎn)間zui遠(yuǎn)距離可達(dá)3公里，采用單膜光纖時(shí)，兩點(diǎn)間zui遠(yuǎn)距離可達(dá)3公里。
profibus-pa是低速現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)，通訊速率為31.25kb/s，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接、總線型、混合型、樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。profibus-pa主要用于連接現(xiàn)場(chǎng)智能儀表，如壓力、溫度、液位、流量等變送器及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)等?？梢圆捎闷帘坞p絞線電纜，也可采用非屏蔽雙絞線電纜，可通過(guò)總線供電。
監(jiān)控層
監(jiān)控層由高速工業(yè)以太網(wǎng)以及連接在總線上的擔(dān)任監(jiān)控作務(wù)的工作站或顯示操作站、工程師站、plc/dcs控制器組成。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)以太網(wǎng)的通訊速率也在不斷提高，目前工業(yè)級(jí)的千兆以太網(wǎng)已經(jīng)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域大量應(yīng)用。
企業(yè)管理層
企業(yè)管理層由各種服務(wù)器和客戶機(jī)組成，主要由sis、mis和erp系統(tǒng)構(gòu)成。其主要目的是在分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，將電廠各工藝段（例如dcs系統(tǒng)、輔機(jī)程控系統(tǒng)等）的數(shù)據(jù)和信息（如過(guò)程數(shù)據(jù)、報(bào)警信息和設(shè)備狀態(tài)等）進(jìn)行匯總，從而集成企業(yè)的各種信息，實(shí)現(xiàn)與internet的連接，完成管理、決策和商務(wù)應(yīng)用的各種功能。通過(guò)管理層，公司和集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，并通過(guò)*還可以對(duì)各系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)。