Profibus的煤矿井下胶带临控系统

控帧用于监视链路上的正常操作，对链路状态作出各种响应(如认可症请求重传或暂停等);无编号帧(不含信息字段)用于传输各种无编号命令和响应，例如建立链路工作模式、释放链路及报告特殊情况等。信息字段由PKW+PZD的应用数据构成，PKW用于读写参数值，如写入控制字或读出状态字等，一般为4B长，而PZD用于存放控制器的具体控制值、设置站点或状态字的参数，一般为2B～10B长，如PZD的第二个字节可设为0#～7#设备的起停控制位。FCS是帧校验字段，它对整个帧的内容进行循环冗余码(CRC)校验。HDLC帧最长可达24B。

Profibus-DP并未采用ISO/OSI的应用层，而是自行设置一用户层。该层定义了DP的功能、规范与扩展要求等。

综上所述可知，Profibus-DP的实时性远高于其它局域网，因而特别适用于工业现场。

二、井下胶带监控系统的硬件结构

Profibus-DP被应用于皖北矿务局祁东煤矿井下胶带监控系统，硬件系统如图3所示，整个系统由上位机、Profibus-DP主站、Profibus-DP从站及其现场设备组成。Profibus-DP总线将所有设备连接起来。其中，Profibus-DP主站、Profibus-DP从站均采用SIMATIC S7-300的模块系列，主站为CPU315-2DP系列模块，从站为相应I/O模块。

1.分布式I/O系统。本系统采用ET200通讯模块与Profibus-DP相连接，ET200充分利用了SIMATIC S7-300的模块系列，将所有的S7-300 I/O模块通过接口模板IM153与现场总线相连。I/O模块下的执行器和传感器连接到现场设备，I/O模块按主/从模式向现场设备提供输出数据并向CPU或上位机馈送输入数据。I/O模块属于DP从站。

2.CPU 作为DP类型1主站，CPU位于控制中心，本系统采用CPU315-2DP模块化中型PLC，它具有强大的处理能力，并集成了Profibus-DP现场总线接口装置，同时还具有0.3ms处理1024个语句的速度。PLC程序在上位机的编程工具STEP7中编译完成后下载到CPU315，并存储在CPU315中。CPU315可自动运行该程序，根据程序内容读取总线上的所有I/O模块的状态字，控制硬件设备。

3.上位机 是DP类型2主站。本系统采用研华工控机作为上位机，通过现场总线接口卡CP5611使工控机与现场总线相连。这样工业PC机与现场总线网段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。为了保证系统的稳定性，系统运用了双机冗余，将另一台工控机通过同样的现场总线接口卡CP5611与现场总线相连，若其中一台工控机发生故障，另一台可继续运行。

三、井下胶带监控系统的软件结构

软件结构部分包括Windows NT 操作系统、下位机编程软件、上位机监控软件。

(一)下位机编程软件

本系统采用SIMATIC S7-300的配套编程工具STEP7完成硬件组态、参数设置、PLC程序编制、测试、调试和文档处理。通常，用户程序由组织块(OB)、功能块(FB、FC)和数据块(DB)构成。其中，OB是系统操作程序与应用程序在各种条件下的接口界面，用于控制程序的运行。FB、FC是用户子程序。DB是用户定义的用于存取数据的存储区，本系统中它是上位机监控软件与STEP7程序的数据接口点。在MPI中配置与其相对应的DB块就可实现上位机监控软件FIX与STEP7程序的数据接口。

(二)上位机监控软件

FIX工控组态软件是由美国 Intellution公司开发的基于 Windows9X&NT的大型应用软件，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，包含动态显示、报警、趋势、控制策略、控制网络通信等组件，提供一个友好的用户界面，使用户可根据实际生产需要生成相应的应用软件。

1.与Profibus现场总线的接口

(1)数据流程 FIX运用I/O驱动程序从设备中读写数据，每个I/O驱动程序支持其特定硬件。对于本系统的PROFIBUS网络，采用MPI驱动程序获取其上数据。FIX组态软件首先通过MPI驱动程序软件接口从现场的过程硬件中获取数据，存入DIT驱动程序映象表中(驱动程序映象表在系统运行时实际上是一块内存区)，FIX的内部数据库(PDB)通过 SAC程序从DIT表中获取它所需的数据，应用软件(如FIX的画面运行程序、报表生成程序等)都通过内部数据库访问软件从FIX内部数据库中获取来自过程硬件的信息，这样就可以实现在工业流程画面上动态地显示现场各过程硬件的运行状态，数据也可以按相反的顺序写回现场过程硬件，执行控制操作。相应的数据采集流程如图4所示。

(2)MPI配置 MPI驱动程序的应用中很重要的问题是STEP7和FIX的地址转换问题，在STEP7中设置的DB块应转换为MPI的DB块，这需要在MPI配置中实现。