基于PROFIBUS-DP现场总线技术在水电厂监控系统中应用的研究与设计精选.doc

基于PROFIBUS-DP现场总线技术在水电厂监控系统中应用的研究与设计 院系：电气信息工程学院 专业班级：自动化08-1 姓名： 摘要：介绍了Profibus-DP现场总线技术的特点和功能，结合水电厂监控的特点和要求，论述了Profibus-DP现场总线在水电厂监控系统应用中的硬件和软件设计。关键词：现场总线；ProfibusDP；水电厂；PLC；监控系统1 现场总线技术概述　　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、双向通信的数据总线。其中“生产过程” 包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者说，现场总线是以单个分散的数字化智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。Profibus支持Type 3现场总线是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准，用于工厂自动化系统三级网络中的底层，即车间级监控和现场设备层数据通信与控制，适用于分散的、具有通讯接口的现场受控设备对底层设备有较高的数据集成和远程诊断、故障报警及数字化要求的系统。2 Profibus-DP及其主要特性Profibus-DP（DecentralizedPeriphery）：是一种经过优化的高速便宜的通信连接，专为自动化控制系统与分散的I／0 设备级之间通信使用而设计的。它可取代24VDC或4～20mA信号传输。Profibus-DP使用物理层，数据链接层（第1，2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（PIE）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。Profibus-DP的基本功能和特性如下：　　（1）远距离高速通信：波特率从9．6kbit／s～12Mbit／s；最大距离12Mbps时100m，1．5Mbps时200m，还可以用中继器加长。　　（2）分布式结构：各主站间令牌传递，主站与从站为主一从传送。每段可达32个站，用连接器连接段，最多可达126个从站。　　（3）易于安装：总线结构使得一个站点的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。　　（4）Profibus-DP诊断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。诊断信息分3级：本站诊断操作；模块诊断操作；通道诊断操作。 　（5）　　（6）可靠性和保护机制。　　每个系统包括3种类型的设备：　　（1）一级DP主站，即中央控制器（如PC、PLC），可与其它站交换信息。　　（2）二级DP主站，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。　　（3）DP从站，指进行输入输出信息采集和发送的外围设备（如PIE，分散式I／O，驱动器、传感器、执行机构等）3 PLC介绍 可编程序控制器（简称PLC①）是基于计算机技术发展起来的一种工业控制器。国际电工委员会对它作了如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统装置，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备都应按易于与工业控制器系统连成一个整体和易于扩充其功能的原则进行设计。” PLC具有可靠性高，编程简单，使用方便，控制系统构成简单等优点，是实现机电一体化的重要手段和发展方向。经过30多年的发展，PLC除可以完全取代传统继电接触器控制系统的基本功能外，还具有了计算机控制系统的数据处理、联网通讯、模拟量处理等功能。 3. 1 西门子S7系列PLC简介 德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO，S7-200(CN)，S7-1200, S7-300，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。 西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的