Profibus-DP现场总线在煤矿设备监控系统中的应用

　　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。
1 Profibus现场总线技术
1．1 Profibus概述
　　　　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。
1．2 Profibus—DP的主要特征
　　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。
　　Profibus-DP的基本功能和特性：
　　（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。
　　（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。
　　（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。
　　（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。
　　（5） 开放式通信网络。
　　（6） 可靠性和保护机制：Profibus-DP允许构成单主站或多主站系统。
　　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）。
2 大型设备监控系统的硬件设计
　　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。
　　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。
2．1 Profibus—DP主站
　　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。
2．2 Profibus—DP从站1
　　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。
2．3 Profibus—DP从站2
　　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。
2．4 Profibus—DP从站3
　　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。
3 工业广场监控系统的软件设计
3．1 下位机监控软件（从站）
　　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。
3．2 上位机监控软件（主站）
　　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。
4 结语
　　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。