PLC采用Profibus-DP與DCS通信的實現(xiàn)

徐亮 王曉玲

摘要：對于通信技術領域的發(fā)展而言，PLC技術作為工業(yè)控制領域中經(jīng)常會運用的技術手段來說，已經(jīng)逐漸被開始重視和使用。在網(wǎng)絡通信應用上，該技術將傳統(tǒng)工業(yè)領域應用的理論和實踐技術應用的同時，適應了通信領域的技術要求，以此形成PLC通信技術應用的未來趨勢。

關鍵詞：PLC技術;通信技術;自動化處理

PLC控制技術作為工業(yè)自動化領域中經(jīng)常會運用的技術手段之一被廣泛應用，如今，融合繼電器控制系統(tǒng)，結(jié)合通信系統(tǒng)的多樣性，形成具有復雜通信線路以及多元化的元器件等為一體的通信系統(tǒng)?？梢哉f該技術的運用將通信系統(tǒng)的多樣性全面的展現(xiàn)出來。PLC通信技術在如今的通信領域和通信市場中已經(jīng)逐漸發(fā)展復雜化，結(jié)合網(wǎng)絡信息可以發(fā)現(xiàn)，PLC通信技術的網(wǎng)絡信息數(shù)據(jù)收集和處理能力受到了一定的限制，以計算機作為通信載體進行數(shù)據(jù)信息的整合和管理的效率和質(zhì)量都比較低下。通信信號在計算機網(wǎng)絡上也十分不穩(wěn)定，這也是未來在通信市場中PLC信息技術應該著重考慮和解決的問題。

1、網(wǎng)絡故障產(chǎn)生的原因

在工業(yè)正常運行的過程當中，其網(wǎng)絡出現(xiàn)故障的原因是比較多的。比方說生產(chǎn)環(huán)境，尤其是鋼管制造的現(xiàn)場，其生產(chǎn)相對來說是比較惡劣的，經(jīng)常處在一個高溫和粉塵的環(huán)境下工作。這就容易導致控制網(wǎng)絡受到一些其他因素的干擾。除此之外，通常來說，dp網(wǎng)絡的從站是非常多的，并且構成也比較復雜，容易出現(xiàn)通訊不穩(wěn)定的情況。網(wǎng)絡設備由于長時間的未更新，也容易存在老化的現(xiàn)象，比方說現(xiàn)場的DP頭，通訊模塊等等。網(wǎng)絡的走線不夠規(guī)范，有的時候可以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡和動力電纜走的是同一個架橋。

2、網(wǎng)絡故障的影響

如果在鋼管的運輸或切割過程當中出現(xiàn)了網(wǎng)絡故障的話，比方說網(wǎng)絡出現(xiàn)閃斷或者是直接斷開的情況。這就很容易導致我們在不能夠按照正常情況去生產(chǎn)。并且在鋼管的切割過程中出現(xiàn)網(wǎng)絡故障，也會影響鋸片的使用壽命。如果是單獨的出現(xiàn)從站出現(xiàn)掉站的情況處理的時候還是比較容易的。但是，如果出現(xiàn)DP紫纜老化或者是整個線路的虛接而造成的網(wǎng)絡出現(xiàn)問題。我們是不能夠立刻準確的去鎖定他的故障點的，一般來說，比較常見的判斷方法就是通過STEP7的硬件診斷來對現(xiàn)場的網(wǎng)絡進行測試，但是如果使用這種方法的話，整個設備必須處于停車狀態(tài)。而且以這樣的方法來處理時間是非常長的，如果整個系統(tǒng)的從站比較多的話，那么網(wǎng)絡的干擾源也會導致我們不能夠去準確的鎖定故障點。網(wǎng)絡的干擾問題一直困擾著許多的工程技術人員，因為一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡問題，設備就會停機。沒有辦法生產(chǎn)就會給企業(yè)帶來很大的損失。

3、解決問題的措施

3.1優(yōu)化網(wǎng)絡硬件設施

（1）DP網(wǎng)絡在連接的時候使用的是串聯(lián)的方式，從PLC到第一個遠程站之間的線纜是很長的，一般來說是大于100米的。為了能夠保證信號不會因為距離而減退，保證數(shù)據(jù)的正常傳輸，一般我們會通過添加中繼器來減少網(wǎng)絡的丟包數(shù)量。

（2）由于整個網(wǎng)絡連接方式是串聯(lián)，所以說如果出現(xiàn)問題的話，整個網(wǎng)絡都會面臨癱瘓的風險。因此，我們可以把部分的串聯(lián)網(wǎng)絡改成星形拓撲結(jié)構，對不同類型的設備進行分段改造，這樣如果一旦網(wǎng)絡某一點出現(xiàn)問題的話，是不會影響到整個網(wǎng)絡的及其它類型設備運營的，可以減小故障點對于整個網(wǎng)絡的影響。

（3）我們可以把現(xiàn)場的每一個平臺的操作箱集成到一個柜子里面。這樣可以減少對于現(xiàn)場的操作箱的使用數(shù)量，把現(xiàn)場操作改成遠程遙控，這樣也能夠減少故障點的數(shù)量。

（4）定期檢查以及緊固DP插頭，更換DP的線纜，測試整個線纜的網(wǎng)絡信號。查看DP插頭的終端電阻及紫纜的電線電壓是否是正常的。

3.2優(yōu)化網(wǎng)絡軟件設施

（1）測試網(wǎng)絡，主要的測試內(nèi)容是要減少現(xiàn)場對于網(wǎng)絡的一些干擾源。檢查好DP的網(wǎng)線有沒有跟動力電纜在同一個橋架槽內(nèi)，避免因為動力電纜的情況而出現(xiàn)高壓電磁場的干擾，影響到網(wǎng)絡的運營效果。

（2）優(yōu)化程序，在程序當中做好網(wǎng)絡監(jiān)控工作，然后把報警信號添加到PDA曲線里面，來對整個程序進行監(jiān)控。這樣我們可以通過PDA就可以查看整個通訊站的情況，也可以優(yōu)化各從站的運行程序，能夠?qū)P網(wǎng)絡作延遲閃斷的故障保護，當網(wǎng)絡出現(xiàn)閃斷的時候，從站也能夠運營。并且可以通過監(jiān)控找到網(wǎng)絡的故障點在哪里對其進行及時的處理，避免因為網(wǎng)絡出現(xiàn)停機事故。

（3）給網(wǎng)絡系統(tǒng)安裝一套系統(tǒng)監(jiān)控模塊，系統(tǒng)監(jiān)控可以做到24小時不間斷的對整個網(wǎng)絡進行全時的檢測。全天候的檢查網(wǎng)絡當中可能存在的一些安全隱患，可以最大程度上的保護網(wǎng)絡不受其他因素的影響，保障網(wǎng)絡運行的安全以及穩(wěn)定。無論任何時候，只要網(wǎng)絡出現(xiàn)了故障，設備都可以給予其最完整的診斷信息，并且可以捕捉到故障時的瞬間信號。無論在任何環(huán)境下，都可以對網(wǎng)絡信號進行捕捉，并且將其故障部位記錄下來。

4.PROFIBUS現(xiàn)場總線技術

4.1PROFIBUS類型

PROFIBUS在實際應用環(huán)節(jié)中，根據(jù)其特點主要可以被分為以下三種類型：

第一，ROFIBUS—DP是一種分散外設技術，該種技術在實際連接過程中被系統(tǒng)優(yōu)化處理，專門應用于自動控制系統(tǒng)和設備級別分散I/O之間的通信設計。其突出的特點就時能夠應用于系統(tǒng)高速數(shù)據(jù)傳輸中，最大的傳輸速率能夠達到12Mbps[1]。

第二，PROFIBUS—FMS為現(xiàn)場總線信息規(guī)范，該種信息規(guī)范能夠面向?qū)ο?，為對象提供海量的?shù)據(jù)通信服務。尤其是在任務量比較復雜的車間級通用性任務中比較適用。比較有力的FMS根據(jù)用戶需求，所能夠提供的應用范圍更加的靈活，應用廣泛。

第三，PROFIBUS—PA是一種過程自動化技術，該種技術的本質(zhì)比較安全，對于安全性比較高的場所，該種技術備受關注。例如，PA在化工產(chǎn)業(yè)、石油領域、冶金等行業(yè)上比較受歡迎。

4.2PROFIBUS—DP基本功能

PROFIBUS—DP的功能較多，在傳輸技術角度分析，PROFIBUS—DP技術在不同應用場所的傳輸速率不同，那么其波特率的范圍也不同，一般情況下，波特率的范圍為9.6K-12Mbps。在總線存取方面，PROFIBUS—DP技術比較支持單主或者是多主系統(tǒng)，在總線上的最多點數(shù)為126。在進行總線上的設備數(shù)量選擇環(huán)節(jié)中，不能一概而論，而是需要根據(jù)實際情況而定。在運行模式上，PROFIBUS—DP規(guī)范能夠包含了系統(tǒng)行為的詳細描述，設備性能互換上更加的詳細，能夠?qū)\行的設備進行運行、清除和停止等處理。在PROFIBUS—DP規(guī)范功能上分析，DP主站和DP從站之間，能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)用戶數(shù)據(jù)的傳輸，通過總線對DP主站進行組態(tài)[2]。

在綜合分析PROFIBUS-DP網(wǎng)絡各種典型配置后，本文構建的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡如下：以研華工控機（插有SIEMENS公司的CP5613通訊卡）作為上位機及一類主站;以S7-300PLC作為智能從站，為具典型性兩個從站選用不同的配置，從站1的CPU為CPU315-2DP（帶集成的DP接口）不需要DP通訊模塊，從站2的CPU為CPU314（不帶DP接口）需要通訊模塊CP342-5;以ET200M作為從站1的遠程I/O從站（選用IM153-1接口模塊），用于采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)。以上設備通過PROFIBUS專用電纜連接到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡上。PROFIBUS總線連接器上帶有終端電阻，在網(wǎng)絡的終端站點需要將終端電阻開關設置為“ON”，網(wǎng)絡的中間站點需要將終端電阻開關設置為“OFF”。

結(jié)語

我們可以從硬件以及軟件上分別對DP網(wǎng)絡系統(tǒng)進行優(yōu)化，在優(yōu)化之后，網(wǎng)絡系統(tǒng)的維護效率可以達到最高。并且能夠更加全面的檢查其通訊系統(tǒng)，在通訊時也比較穩(wěn)定。如果網(wǎng)絡出現(xiàn)了故障，可以快速的鎖定故障的原因，并且能夠及時的對其進行處理，如果再次出現(xiàn)類似的問題的話，是不會影響生產(chǎn)的，并且能夠減少煉鋼停止的時間，也可以方便人員去處理，檢查事故原因，確保煉鋼可以穩(wěn)定的運行。

參考文獻：

[1]崔堅PROFIBUS的幾種診斷方法[J].中國儀器儀表，2011（增刊）：281-285.

[2]陳衛(wèi)國，陶慶才，盧錦川，韋瑞錄.基于Profibus-DP網(wǎng)絡的故障分析及診斷[J].改裝與維修，2012（10）：143-147.

[3]劉杰.診斷中繼器在Profibus-DP網(wǎng)絡診斷平臺中的應用[J].冶金自動化，2015（12）：176-179.

[4]張巖.PROFIBUS-DP網(wǎng)絡故障診斷及優(yōu)化[].新媒體與信息科技，2016（7）：102-127.