1. 现场总线Profibus在工厂自动化系统中的位置
一个典型的工厂自动化系统应该是三级网络结构。基于现场总线Profibus-DP/PA控制系统位于工厂自动化系统中的底层,即现场级与车间级。现场总线PROFIBUS是面向现场级与车间级的数字化通信网络。如下图3-1所示:
图3-1:Profibus是面向现场级与车间级的数字化通信网络
(1) 现场设备层:主要功能是连接现场设备,如分散式I/O、传感器、驱动器、执行机构、开关设备等,完成现场设备控制及设备间连锁控制;如一台加工设备控制、一条装配输送线或一条生产线上现场设备之间的连锁控制。主站(PLC、PC机或其它控制器)负责总线通信管理及所有从站的通信。总线上所有设备生产工艺控制程序存储在主站中,并由主站执行。
(2) 车间监控层:车间级监控用来完成车间主生产设备之间的连接,如一个车间三条生产线主控制器之间的连接, 完成车间级设备监控。车间级监控包括生产设备状态在线监控、设备故障报警及维护等。通常还具有诸如生产统计、生产调度等车间级生产管理功能。车间级监控通常要设立车间监控室,有操作员工作站及打印设备。车间级监控网络可采用Profibus-FMS,它是一个多主网,这一级数据传输速度不是最重要的,而是要能够传送大容量信息。
(3) 工厂管理层:车间操作员工作站可通过集线器与车间办公管理网连接,将车间生产数据送到车间管理层。车间管理网作为工厂主网的一个子网。子网同过交换机、网桥或路由等连接到厂区骨干网,将车间数据集成到工厂管理层。如下图3-2所示。
图3-2
车间管理层采用通常所说的以太网,即IEC802.3、TCP/IP的通信协议标准。厂区骨干网可根据工厂实际情况,采用如FDDI或ATM等网络。
2. 现场总线Profibus控制系统组成
2.1. 一类主站
一类主站指PLC、PC或可做一类主站的控制器。一类主站完成总线通信控制与管理。
2.2. 二类主站
二类主站指操作员工作站(如PC机加图形监控软件)、编程器、操作员接口等。完成各站点的数据读写、系统配置、故障诊断等。
2.3 从站
(1) PLC(智能型I/O):PLC可做Profibus上的一个从站。PLC自身有程序存储,PLC的CPU部分执行程序并按程序指令驱动I/O。做为PROFIBUS主站的一个从站,在PLC存储器中有一段特定区域作为与主站通信的共享数据区。主站可通过通信间接控制从站PLC的I/O。
(2) 分散式I/O(非智能型I/O):通常由电源部分、通信适配器部分、接线端子部分组成。 分散式I/O不具有程序存储和程序执行,通信适配器部分接收主站指令,按主站指令驱动I/O,并将I/O输入及故障诊断等信息返回给主站。通常分散型I/O是由主站统一编址,这样在主站编程时使用分散式I/O与使用主站的I/O没有什么区别。
(3) 驱动器、传感器、执行机构等现场设备:即带Profibus接口的现场设备,可由主站在线完成系统配置、参数修改、数据交换等功能。至于那些参数可进行通信及参数格式由PROFIBUS行规决定。
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