Profibus—DP现场总线在煤矿设备监控系统中的应用

1、ProfibusDP现场总线在煤矿设备监控系统中的应用    摘要：介绍了Profibus-DP现场总线技术的主要特点、基本功能以及该总线技术在煤矿设备监控系统中的应用，论述了在监控系统中ProfibusDP现场总线的主站系统和从站系统的硬件配置及相应的软件设计。关键词：现场总线；ProfibusDP；监控系统；煤矿设备ApplicationofProfibusintheSupervisoryControlSystemofCoalMineEquipmentLUJian-jun（TunliuCoalMine，Changzhi046000China）Abst

2、ract：Thispaperintroducesthemaincharacteris摘要：介绍了Profibus-DP现场总线技术的主要特点、基本功能以及该总线技术在煤矿设备监控系统中的应用，论述了在监控系统中ProfibusDP现场总线的主站系统和从站系统的硬件配置及相应的软件设计。关键词：现场总线；ProfibusDP；监控系统；煤矿设备Application of Profibus in the Supervisory Control System of Coal Mine Eq

3、uipmentLU Jian-jun（Tunliu Coal Mine，Changzhi 046000China）Abstract：This paper introduces the main characteristics and basic function of ProfibusDP field highway，andits application in the system of

4、 coal mine equipment and supervisory contro1it also discusses the hardware collocation of major system and subsidiary system and its related software design in the system 

5、;of supervisory controlKey words：field highway；ProfibusDP；supervision control system；coal mine equipment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11 Profibus概述Profibus是一种国际化、开放

6、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ProfibusDP、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 Mbits）的经济的设备级网络，主要用于现场控制器与分散IO之间的通信；ProfibusPA专为过程自动化设计，采用IECI1582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；ProfibusFMS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。12&#

7、160;ProfibusDP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，ProfibusDP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009612Mbs；最大距离12Mbs时100m，15Mbs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

8、，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

9、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IO、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ProfibusDP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ProfibusDP总线将所有从站设备连接起来，其中ProfibusDP主站为研华IP

10、 一610PPIII型工控机，ProfibusDP从站均采用SIMATICS7300系列的CPU3152DP 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CPU3l52DP CPU模块有1个DP通讯口、用于与ProfibusDP总线连接，在ProfibusDP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

11、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。21 ProfibusDP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。22 ProfibusDP从站1从站1监控空压机的运行，ProfibusDP从站地址配置为3，CPU3l52DP中央处理单元扩展模块数量共有9块，而S7300一个机架上最多为8个模块。因此又通过扩展模块IM365扩展第2个机架。23 ProfibusDP从站2从站2监控水泵的运行

12、，ProfibusDP从站地址配置为4。CPU3l52DP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。24 ProfibusDP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，ProfibusDP从站地址配置为5。3 工业广场监控系统的软件设计31 下位机监控软件（从站）本系统采用SIMATIC S7300的配套编程工具STEFY7 v51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

13、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。32 上位机监控软件（主站）上位机的操作系统为Windows2000 Professional，ProfibusDP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Kingview602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