过程现场总线Profibus在宽厚板控制系统中的应用

王艳芬

（山东省莱芜钢铁集团有限公司自动化部，山东 莱芜 271104）

1 概述

过程现场总线PROFIBUS（ProcessField Bus）是上世纪80年代末，由欧洲13家大公司，如 SIEMENS、AEG、ABB等和5家研究所经过2年多的努力而研究完成了德国国家工业现场总线协议标准，标准号为DIN19245。德国科学技术部在总结上德国工业自动化控制技术发展的经验基础上，规范化、公开化由各家公司自己定义的网络协议，以适应上世纪90年代分布式计算机自动控制系统的发展。

PROFIBUS（ProcessFieldBus）现场总线协议符合国际标准IEC61158，是目前国际上通用的现场总线标准之一，并以其独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众多厂商的支持和不断发展的应用行规，成为现场级通信网络的最优解决方案，其网络节点数已突破1000万个，在现场总线领域遥遥领先。

2 PROFIBUS-DP现场总线的构成及特点

PROFIBUS-DP协议，用于传感器和执行器级的高速数据传输，其传输速率可达12 Mbps，一般构成单主站系统，主站、从站间采用循环数据传送方式工作。这种设计主要用于设备一级的高速数据传送。在这一级，中央控制器(如PLC/PC)通过高速串行线与分散的现场设备(如I/O、驱动器等)进行通信，与这些分散的设备进行数据交换多数是周期性的。

PROFIBUS-DP协议使用RS485传输技术。这种传输技术，安装十分简单，总线结构允许增加或移去站点，或者分步扩展系统而不影响其他站的工作。传输速率为9.6kbps～12 Mbps。一旦系统安装完毕，只能选定一种传输速率。在一根电缆段上可以连接32个站点，如果使用中继器，总线上最多可以挂127个站点。

PROFIBUS总线具有系统体系的开放性、互可操作性与互用性、系统结构的高度分散性的特点。采用PROFIBUSDP总线技术，可以减少常规信号变换和处理装置，减少系统电缆和安装费用，便于系统维护和进一步扩展，能够有效提高控制系统的准确性、可靠性及控制精度。

3 Profibus-DP协议在宽厚板控制系统中的应用

宽厚板的工艺流程一般分为热线和冷线，冷床之前统称为热线，冷床之后统称为冷线。加热炉通常为单独一套控制系统。工艺流程中的每个设备区域，至少由一套PLC系统来完成工艺控制，二级控制系统来完成整套控制的工艺参数设定及调整，三级控制系统用于连接连铸、炼钢控制系统及企业ERP控制系统。宽厚板一级自动控制系统通常分为两级：过程控制级和设备控制级。过程控制级负责生产管理和设备运行过程监控，设备控制级对液压站、变频器、操作的对象进行控制。

下面以精轧机自动控制系统为例，来简单介绍一下DP网的构建。精轧机自动控制系统由一套TDC、一套S7-4OOPLC、两台开发工控机通过高速以太网构成本系统设备控制级的主干，同时TDC、PLC下设若干ET200S远程I／O从站，它们之间通过PROFIBUS-DP现场总线网络进行通信。而系统的过程控制级由一台监控服务器、一台调试机及两台上位机通过高速以太网构成。具体网络结构如上图所示。

4 结语

现场总线系统打破了传统控制系统的结构形式。传统模拟控制系统采用一对一的设备连线，按控制回路分别进行点对点连接。位于现场的测量变送器与位于控制室的控制器之间，控制器与位于现场的执行器、开关、马达之间均存在不同的一对一连线。现场总线是一种多个网段、多种通信介质和多种通信速率的控制网络。它可与上层的企业内部网（Intranet）、因特网（Internet）相连，且大多位于生产控制和网络结构的底层，因而称之为现场总线。现场总线的应用使它从传统的工业控制领域向工程现场的各个方面发展，现在已进入到过去不存在的工程控制方面，如住宅小区的安全监控，智能大厦的景观灯光控制管理等方面。

[1]《计算机集散控制系统》韩兵

[2]《计算机集散控制系统的功能开发与应用》刘青山 等《齐鲁石油化工》2006年第34卷

[3]《计算机集散控制系统在连续式加热炉中应用》赵云飞 等《邢台职业技术学院学报》2004年2月第21卷 第1期