1 引言

　　隨著制造業自動化和過程自動化中分散化結構的迅速增長，現場總線技術應用日益廣泛，它實現了數字和模擬輸入輸出模塊、過程調節裝置于可編程序控制器plc和pc之間的數據傳輸，把i/o通道分散到實際需要的現場設備附近，從而使整個系統的工程費用、裝配費用、硬件成本、設備調試和維修成本大為降低。現場總線profibus(中國國家標準gb/t 20540-2006 profibus規范)具有單元級領域的所有網絡通訊功能，并能滿足生產過程現場級數據可存取性的重要要求。筆者參與某鐵精礦尾礦脫水處理系統生產自動化設計，本系統的特點是設備分布區域廣，要求各設備既能單獨控制完成自動循環，主控室主站也要能夠給各設備發送控制數據，并采集各設備的運行數據便于分析和儲存。根據系統特點要求采用profibus-dp高速現場總線通訊網絡來構建整個系統，從而保證了系統的可靠運行。

2 系統組成

　　profibus-dp主要應用于現場級，是一種高速(可達12mbit/s) 和便宜的通信連接，它被設計為設備級自動控制系統與分散的外圍設備之間的通信，可以承擔現場控制與監控的通信任務，具有較高的性價比，是當今實現自動控制系統理想的總線技術。profibus-dp的網絡協議采用了osi參考模型的第一層物理層，第二層數據鏈路層和用戶自己定義的用戶層，這種精簡的結構保證了數據的高速傳送，特別適合plc與現場分散的i/o設備之間的通訊。profibus-dp是一個主站/從站(master/ slave)總線系統，主站決定總線的數據通信，當主站得到總線控制權時，沒有外界請求也可以主動發送信息，主站可以是plc、pc 等；從站為外圍設備(典型的從站包括輸入/輸出裝置、閥門、驅動器和測量發送器等)，從站沒有總線控制權，僅當接受到信息給予確認或當主站發出請求時向它發送信息。profibus-dp有多種網絡拓撲結構：總線形，星形，環形等。該系統采用總線形拓撲結構。

　　2.1 尾礦脫水處理自動化系統

　　該尾礦脫水處理系統由5臺過濾設備和泵類風機等多臺設備組成。自動化系統設計方案采用上位機+profibus-dp主站+從站的網絡控制方式。上位機采用研祥工業控制計算機監控，組態軟件采用simatic wincc6.2。上位機中插有通訊卡cp5611,通訊卡加入profibus驅動程序就可以作profibus網卡并支持profibus協議。采用s7-300系列plc的cpu315-2dp為主站，通過profibus通訊模塊em277和分站s7-200交換信息，協調各單臺壓濾設備連鎖和工藝步序排隊。

　　系統中的五臺過濾設備各為一套完整的控制系統，采用s7-200 plc (cpu 224xp) +i/o模塊 +em277+現場人機界面siemens mp277 +10.4”觸摸屏等組成分站，負責控制立式壓濾機的運行、模擬量信號處理、報警等本體設備控制，并通過profibus-dp現場總線網絡實現對整個設備網監控系統的通信，用于實現實際生產中的典型流水線工藝。基于profibus-dp現場總線的網絡監控系統的組成如圖1所示。

圖1 尾礦脫水控制監控系統網絡圖

　　2.2 profibus dp 配置

　　(1) s7-300與s7-200通過em277進行profibus dp通訊，需要在step7中進行s7-300站組態，再在硬件組態窗口中的菜單 optionàinstall new gsd，導入siem089d.gsd文件，安裝em277從站配置文件。

　　(2)在s7-200中不需要對通訊進行組態和編程，只需要將要進行通訊的數據整理存放在v存儲區與s7-300的組態em277從站時的硬件i/o地址相對應就可以了。對于本工程控制系統的profibus dp 配置為在s7-300站組態五個em277子站，每個em277子站分別對應一套壓濾設備。根據控制程序需要將每個子站的通訊字節數為8字節輸入和8字節輸出。五個em277子站的profibus dp 地址分別是：3，4，5，6，7。我們配置后的profibus-dp系統如圖2所示。

圖2 profibus-dp系統配置圖

　　3)組態完系統的硬件配置后，將硬件信息下載到s7-300的plc，當中下載完成后，將em277模塊上的撥位開關撥到與硬件組態的設定值相一致。在s7-200中編寫程序將進行交換的數據存放在與s7-300 plc的外設輸入/輸出存儲區pi和pq相對應的v存儲區中，打開step7中的變量表和step7 micro/win32的狀態表可監控s7-300與s7-200通過em277的數據通訊。