基于PROFIBUS总线技术的工业网络的设计与实现

　　0、前言

　　现场总线技术是20世纪90年代迅速发展起来的一种用于各种现场自动化设备与其控制系统的网络通信技术，是一种用于各种现场仪表(包括变送器、 执行器、记录仪、单回路调节器、可编程序控制器、流程分析器等)与基于计算机的控制系统之间进行的数据通信系统。PROFIBUS现场总线是用于一定数目 的区域和单元级设备联网的国际标准，主要用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信 网络，为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。

　　综合自动化是现代工业自动化的发展方向,在完整的企业网构架中,现场总线控制网络模型应涉及从底层现场设备网络到上层信息网络的数据传输过程。 网络是企业综合自动化的基础,在整个企业的网络体系结构中,现场总线处于基础地位,因此构建完整的现场总线控制网络模型具有重要的意义。这种模型延伸到控 制领域的最高层,即管理决策层,因此要求控制网络和信息网络紧密结合,保证从底层现场设备到顶层生产管理之间,正确的数据传输和数据转发。OPC规范以 OLE/DCOM为技术基础，而OLE/DCOM支持TCP/IP等网络协议，因此可以将各个子系统从物理上分开，分布于网络的不同节点上。OPC标准保 证了自动化系统之间及商业系统之间可以经过工厂来共享信息和相互操作，因此采用OPC接口技术可以使控制网络与管理信息网络实现无缝联接。

　　1、系统设计需求与任务

　　为了与国际接轨，实现企业的信息化、现代化要求。广东某碱厂拟建成完善的企业管理、生产过程监控的信息网络系统，利用先进的技术实现网络互联， 建成一个适合现代化办公及工业过程控制的网络系统，与此同时，使其与广域网的互联，实现信息的充分共享和信息发送的安全机制。系统将厂区6个生产车间近 856个温度、压力和液面等测试点及报警点在中央控制室全集中监控，并将现场设备的实时数据发布到公司网页，用户可在浏览器上进行浏览访问，实现对各类信 息数据的共享。要求控制网络具有很高的实时性、可靠性、数据完整性和可用性，各控制分站可以实现对现场级工业设备进行安全可靠的监视控制，并具有友好美观 的人机界面，能够动态显示工艺流程，并且参数设置简单，历史、实时趋势曲线查询、报警及报表自动打印等功能。

　　2、系统的设计

　　数据采集与远程监控系统是利用S7-300系列的CPU315-2DP可编程序控制器及PROFIBUS-DP通信模块、扩展I/O 模块等通过PROFIBUS现场总线互联构成。各控制分站数据采集、监测系统综合布线以PROFIBUS-DP为主架结构，在6个车间根据输入点的不同， 用14个S-300的PLC及I/O扩展模块连接工业现场的传感器;控制分站把PLC采集到的现场实时数据利用PROFIBUS总线送到主控制室的主检测 计算机上显示。并结合资源信息共享的要求，利用PROFIBUS总线和INTERNET技术建成完善的企业管理、生产过程监控的信息网络系统，实现控制网 络与信息网络的紧密集成。控制网络通过实时数据库和OPC接口技术实现与信息网络的互联，建立企业综合实时信息库，为企业的优化控制、调度决策提供依据。