畢業(yè)論文（2008屆）題目PROFIBUSDP在多臺交流電機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用學(xué)院專業(yè)電氣自動化技術(shù)班級學(xué)號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師完成日期2008420目錄緒論現(xiàn)場總線PROFIBUS的引入文章主要的工作第一章PROFIBUEDP系統(tǒng)工作過程11主站和從站的初始化12總線令牌環(huán)的建立13主站與從站通信的初始化第二章PROFIBUSDP通信協(xié)議規(guī)范21PROFIBUSDP（RS485）物理層211數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)與連接22PROFIBUSDP（光纜）物理層221OLM技術(shù)222OLP技術(shù)223集成光纜連接第三章PROFIBUSDP通信數(shù)據(jù)連接層規(guī)范31幀的結(jié)構(gòu)與幀格式第四章PROFIBUSDP多電機(jī)交流控制系統(tǒng)41多電機(jī)交流控制系統(tǒng)的硬件組構(gòu)及其現(xiàn)場42多電機(jī)交流控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計420多電機(jī)交流控制系統(tǒng)的軟件流程421多電機(jī)交流控制系統(tǒng)的邏輯控制原理43變頻器的閉環(huán)控制原理第五章組態(tài)監(jiān)控51電機(jī)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)52系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)計53網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控實現(xiàn)結(jié)束語參考文獻(xiàn)緒論信息技術(shù)的飛速發(fā)展導(dǎo)致了自動化領(lǐng)域的深刻變革，并逐步形成了網(wǎng)絡(luò)化的、全開放式的自動化控制體系結(jié)構(gòu)，而現(xiàn)場總線正是這場深刻變革中最核心的技術(shù)。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS是繼基地式氣動儀表控制系統(tǒng)、電動單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、DDC、DCS之后的新一代控制系統(tǒng)，它代表著工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展方向。由于它適應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的方向，給自動化系統(tǒng)的最終用戶帶來了更大的實惠和方便，并促使了目前生產(chǎn)的自動化儀表、集散控制系統(tǒng)、可編程控制器產(chǎn)品面臨體系結(jié)結(jié)構(gòu)、功能方面的重大變革，導(dǎo)致工業(yè)自動化產(chǎn)品的又一次更新?lián)Q代。因此它成了全球工業(yè)自動化技術(shù)的熱點，并使行業(yè)產(chǎn)品的變革，該項技術(shù)的開發(fā)，可以帶動工業(yè)控制、樓宇自動化、儀表制造、計算機(jī)軟硬件等產(chǎn)品更新?lián)Q代，被譽為跨世紀(jì)的自控新技術(shù)。所謂的現(xiàn)場總線是指將現(xiàn)場設(shè)備（數(shù)字傳感器、變送器、儀表與執(zhí)行機(jī)構(gòu)）與工業(yè)過程控制單元、現(xiàn)場操作站等互聯(lián)而成的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它具有全數(shù)字化、分散、開放、雙向傳輸和多分支等特點。是工業(yè)現(xiàn)場級的產(chǎn)物。PROFIBUS是唯一全集成H1（過程）和H2（工廠自動化）的現(xiàn)場總線解決方案，是一種國際化的不依賴于設(shè)備制造商的開放式現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。它是廣泛應(yīng)用于制造工業(yè)自動化，流程自動化，樓宇自動化以及交通、電力等其他自動化領(lǐng)域采用PROFIBUE標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，不同制造商所生產(chǎn)的設(shè)備不須對其接口進(jìn)行特別的調(diào)整就可通訊，PROFIBUE可用于高速并對時間有苛刻要求的數(shù)據(jù)傳輸，也可以用于大范圍的復(fù)雜通訊場合?，F(xiàn)場總線PROFIBUS的引入標(biāo)準(zhǔn)場總線PROFIBUSDP的硬件由主設(shè)備、從設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)路等三部分組成。其中主設(shè)備用以控制總線上的數(shù)據(jù)傳輸，且在沒有提供外部請求時發(fā)送信息和被授權(quán)可訪問總線；從設(shè)備是相對于主設(shè)備而言較為簡單的外部設(shè)備，且未被授權(quán)訪問總線；網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)路如傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)鏈接器，前者如屏蔽雙絞電纜構(gòu)成電氣網(wǎng)絡(luò)、用塑料或玻璃纖維光纜構(gòu)成的光纖網(wǎng)絡(luò)、或是基于兩種媒介之間由OLM轉(zhuǎn)換的混合網(wǎng)絡(luò)，后者如RS485總線連接器、RS485總線終端、RS485中繼器、光鏈路模塊OLM等。在多電機(jī)交流控制系統(tǒng)中，存在著電機(jī)控制點、各交流變頻器分布線長而且分散的特點，采用現(xiàn)場總線技術(shù)可以在控制室內(nèi)和現(xiàn)場操作臺各裝設(shè)分布式I/O模塊，聯(lián)成總線網(wǎng)絡(luò)，以數(shù)字方式來進(jìn)行控制數(shù)據(jù)的串行傳輸，這樣一來，控制系統(tǒng)將具有更佳的抗干擾能力，所提供給變頻器的參考值亦比較精確。文章主要的工作1PROFIBUSDP系統(tǒng)工作的過程以及內(nèi)部原理2PROFIBUSDP對多臺電機(jī)控制以及組態(tài)監(jiān)控第一章PROFIBUEDP系統(tǒng)工作過程11主站和從站的初始化上電后，主站和從站進(jìn)入OFFLINE狀態(tài)，執(zhí)行自檢。當(dāng)所需要的參數(shù)的被初始化后，主站開始監(jiān)聽總線令牌，而從站開始等待主站對其設(shè)置參數(shù)。12總線令牌環(huán)的建立主站準(zhǔn)備好進(jìn)入總線令牌環(huán)，處于聽令牌狀態(tài)。在一定的時間內(nèi)總線上沒有信號的傳遞，就開始生成自己的令牌并初始化。然后對該全方面的地址的狀態(tài)詢問。根據(jù)收到的應(yīng)答的結(jié)果確定主站表和本主站所管理的范圍GAP。13主站與從站通信的初始化DP系統(tǒng)工作的過程如下圖所示，在主站可以與DP從站設(shè)備交換用戶數(shù)據(jù)之前，主站必須設(shè)置DP從站的參數(shù)并配置此從站的通信接口，因此主站首先檢查DP從站是否在總線上。如果在，則主站檢查從站準(zhǔn)備的情況。如果DP從站報告它已準(zhǔn)備好接受參數(shù)，則主站給DP從站設(shè)置參數(shù)數(shù)據(jù)并檢查通信接口的配置，DP從站將分別給予確認(rèn)。收到從站的確認(rèn)回答后，主站再請求從站診斷數(shù)據(jù)以查明從站是否準(zhǔn)備好進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)交換。只有這些正確完成后，主站才能開始循環(huán)地與DP從站交換用戶數(shù)據(jù)。在上述過程中，交換了下述3中數(shù)據(jù)。上電主站DP從站上電DP從站是否準(zhǔn)備好配置是否正確參數(shù)設(shè)置是否正確DP從站是否準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)交換對從站設(shè)置參數(shù)主站和從站之間進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)交換等待主站對其設(shè)置參數(shù)等待主站對其通信接口配置檢查NYNNYNY主站和從站之間進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)交換請求從站診斷SLAVEDIAG從站診斷響應(yīng)設(shè)置從站參數(shù)（SET_PRM確認(rèn)檢查從站通信接口配置（CHK_CFG確認(rèn)請求從站診斷SLAVEDIAG從站診斷響應(yīng)主站發(fā)送輸出數(shù)據(jù)給從站DATA_EXCHANGE從站用其輸入數(shù)據(jù)應(yīng)答DATA_EXCHANGEY按照主站規(guī)定的算法,主站與從站循環(huán)地進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)交換PROFIBUSDP系統(tǒng)的工作過程131參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)包括預(yù)先給DP從站的一些本地和全局參數(shù)以及一些特征和功能。參數(shù)報文的結(jié)構(gòu)除了包括標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定以外，必要的時還包括DP從站和制造商特有的部分。參數(shù)不能超過244個字節(jié)，重要的參數(shù)包括狀態(tài)參數(shù)、看門口定時器參數(shù)、從站制造商的標(biāo)示、從站分組及用戶定義的從站參數(shù)等。132通信接口配置數(shù)據(jù)DP從站的輸入/輸出數(shù)據(jù)的格式通過標(biāo)識符來描述。標(biāo)識符指定可在用戶數(shù)據(jù)交換的輸入/輸出字節(jié)的長度以及數(shù)據(jù)的一致刷新要求。在檢查通信接口配置時主站發(fā)送表示付給DP主站，以檢查在從站中實際存在的輸入/輸出區(qū)域是否與標(biāo)識符所設(shè)定的一致。如果一致。則可以進(jìn)入主站從用戶數(shù)據(jù)交換階段。133診斷數(shù)據(jù)在啟動階段，主站使用診斷請求報文來檢查是否存在DP從站和從站是否準(zhǔn)備接收報文。由DP從站提交的診斷數(shù)據(jù)包括符合標(biāo)準(zhǔn)的診斷部分以及此DP從站專用的外部診斷信息。DP從站發(fā)送診斷報文告知DP主站它的運行狀態(tài)、出錯時間以及原因等。134用戶的交換數(shù)據(jù)通信如果前面所說的過程沒有錯誤而且DP從站的通信接口配置與主站的請求相符，則DP從站提交的診斷報文報告它已為循環(huán)地交換用戶數(shù)據(jù)做好準(zhǔn)備。DP從站報告出現(xiàn)診斷報文的流程如下圖。主站發(fā)送輸出數(shù)據(jù)到DP從站DP響應(yīng)請求將數(shù)據(jù)發(fā)送給主站處理診斷信息從站處理過程主站DP采用高優(yōu)先權(quán)形式輸入數(shù)據(jù)診斷數(shù)據(jù)回到與DP從站循環(huán)交換用戶數(shù)據(jù)狀態(tài)回到與主站循環(huán)交換用戶數(shù)據(jù)狀態(tài)從站用戶數(shù)據(jù)請求用戶數(shù)據(jù)響應(yīng)，高優(yōu)先權(quán)從站診斷請求從站診斷響應(yīng)主站給從站發(fā)送數(shù)據(jù)從站接收輸入數(shù)據(jù)PROFIBUSDP從站報告當(dāng)前有診斷報文的流程第二章PROFIBUSDP通信協(xié)議規(guī)范PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498國際標(biāo)準(zhǔn)，以O(shè)SI作為參考模型的。如下圖PROFIBUSDP定義了第1、2層和用戶接口。第3到7層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細(xì)說明了各種不同PROFIBUSDP系統(tǒng)的設(shè)備行為特性。PROFIBUSDP的協(xié)議結(jié)構(gòu)PROFIBUSDP設(shè)備行規(guī)PROFIBUSDP基本功能和擴(kuò)展功能用戶層PROFIBUSDP用戶接口（直接數(shù)據(jù)鏈路映射程序DDLM）第37層空第2層（數(shù)據(jù)鏈路層）現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層（FDL）第一層物理層物理層（PHY）FMA1/221PROFIBUSDP（RS485）物理層根據(jù)EIA485標(biāo)準(zhǔn)，下表所列出符合PROFIBUSDP規(guī)范的兩種電纜規(guī)格。電纜規(guī)格電纜參數(shù)A型B型阻抗135165F3MHZ20MHZ135130F100KHZ電容QW0RECEIVERBUFFERIW0V5008SENDERBUFFER。（5）WIN側(cè)的組態(tài)。打開WINCC在“TAGMANAGEMENT”中添加PROFIBUSDP協(xié)議，如圖55所示圖55組態(tài)WINCC6在DP協(xié)議下，添加新的連接，設(shè)置連接DP從站地址。7配置系統(tǒng)參數(shù)。選擇CP5412A2BOARD1，在右鍵菜單中選擇“SYSTEMPARAMETERS”設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，如圖56所示圖56設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)8添加變量TAG，連接輸入地址，如圖57所示圖57添加變量TAG這樣，就完成了WINCC與ET200之間的連接PROFIBUSDP連接。53系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控實現(xiàn)基于PROFIBUSDP組成網(wǎng)絡(luò)，通過WINCC進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)實現(xiàn)車間并條機(jī)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，可以對生產(chǎn)過程中的棉條的喂入速度、輸出速度、自調(diào)勻整率和棉條的條干歷史趨勢圖進(jìn)行顯示。并對主電機(jī)、伺服電機(jī)、換筒電機(jī)、風(fēng)機(jī)，以及運行各種故障進(jìn)行報警。由于監(jiān)視屏上的流程圖是根據(jù)生產(chǎn)流程而畫出的，可以使操作人員一目了然，給維護(hù)人員也帶來了方便。該監(jiān)控系統(tǒng)主要可實現(xiàn)以下功能1遠(yuǎn)程控制功能通過在上位機(jī)上的簡操作，可以實現(xiàn)對每臺機(jī)的重要參數(shù)進(jìn)行修改。2實時監(jiān)控實時顯示車間各臺并條機(jī)運行狀態(tài)，同時能實時顯示生產(chǎn)產(chǎn)量狀況。3實時數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析功能上位機(jī)實時地進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，并經(jīng)算法處理把結(jié)果顯示在監(jiān)控見面。尤其能實時顯示每臺并條機(jī)左右眼輸出棉條的條干分析趨勢圖。4報表生成功能能自動生成事件報表和產(chǎn)量報表，方便用戶查看數(shù)據(jù)。5打印功能能對每臺并條機(jī)輸出棉條的條干曲線、事件報表和產(chǎn)量報表等用戶所關(guān)心的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行打印。6故障報警功能能立即顯示并條機(jī)當(dāng)前產(chǎn)生的故障，同時在事件報表中能查詢歷史故障信息。7緊急應(yīng)急處理，如果有機(jī)臺發(fā)生嚴(yán)重危險故障時，且來不及到車間去處理，可以在監(jiān)控畫面操作急停按鈕停止系統(tǒng)工作以保證重要設(shè)備及人身安全。5結(jié)束語本系統(tǒng)用PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)了分布式監(jiān)控系統(tǒng)，大大降低了現(xiàn)場信號連接的工作量和費用，提高了信號傳輸精度和靈活性，降低了系統(tǒng)成本，給安裝、調(diào)試和設(shè)備維護(hù)帶來了方便。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和自動化控制技術(shù)的不斷發(fā)展，相信基于PROFIBUSDP的現(xiàn)場總線技術(shù)不僅會為本系統(tǒng)中生產(chǎn)效益的提高做出貢獻(xiàn)，更會為多工廠實現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度全集中監(jiān)控和整個企業(yè)的全集成自動化帶來更廣闊的前景。通過對本系統(tǒng)的建構(gòu)，能廣泛應(yīng)用于小型漿紙廠、粉末加工廠、樓宇水泵控制、傳送帶控制等領(lǐng)域。由于它通過一種開放式、具有IEC標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線PROFIBUS系統(tǒng)進(jìn)行組構(gòu)，因此具有（1）低柔性的修改和擴(kuò)展功能；（2）實現(xiàn)分布式控制，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高控制精度；