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随着控制技术和信息技术的发展,现场总线技术已成为当前控制领域内的热点之一。在众多的现场总线标准中,PROFIBUS现场总线标准以其国际化、开放式、不依赖于设备生产商的种种优势,成为当前世界及国内争相研究的对象。较之于发达国家,我国在现场总线技术方面的开发应用明显落后,目前市场上由国内自主开发的基于现场总线技术的产品极其有限,仅有少数几家公司在开发和研制基于现场总线技术的工控产品。如何为仪表或电气设备开发PROFIBUS-DP通信接口,使国产设备能连接到PROFIBUS总线中,以推动我国仪表业的智能化进程和现场总线在我国的应用就显得尤为重要。
目前,在实际控制过程中存在两个方面问题,一方面,由于市场上种类繁多的工业控制设备大都具备通信功能,但它们所支持的通信协议又往往不尽相同,这就给不同设备之间的数据交换带来了很大困难。当企业对原有生产线进行扩充和改造时,使新设备与原有设备组成控制网络,但因二者所支持的通信协议不同而导致无法组成分布式计算机控制系统,即使勉强组网可靠性上也难以得到保证。另一方面,以纸机为例,在控制系统中传动控制点多,各传动点的空间分布相对较远,而且不同传动点上又具有一定的协调关系。传统的单点模拟式操控线路复杂、控制精度低、可视性差、系统整定(调节)不便,无法实现集中远程操作、监视与控制等。针对上述问题,本文研发了PROFIBUS-DP现场总线智能操作终端,在功能上,不仅支持同一厂家使用同一通信协议的设备,而且能支持不同厂家使用不同协议的设备同时连接到同一个PROFIBUS-DP网络上,同时还有操作、显示功能。
本文首先介绍了现场总线技术的概况和常用的现场总线标准及OSI参考模型,接着论述了PROFIBUS现场总线技术。然后在对PROFIBUS-DP技术研究的基础上,详细论述了基于PROFIBUS-DP智能操作终端的硬件及软件实现。在硬件设计中,主要分为PROFIBUS-DP通信接口的硬件设计和液晶显示部分的硬件设计,在完成基本功能的同时,充分考虑了硬件的通用性及将来的扩展。在软件设计中,介绍了智能操作终端的软件设计实现,主要包括PROFIBUS-DP通信接口的软件设计液晶显示部分的软件设计。在介绍了PROFIBUS-DP智能操作总端的硬件和软件设计后,我们又分析;PROFIBUS控制系统的组成及配置形式,并以造纸机传动控制系统为例,介绍了PROFIBUS-DP智能操作总端在2350/650造纸机传动控制系统中的应用,系统由ABB公司的ACS400变频器和西门子MIDIMASTER变频器通过PROFIBUS-DP通讯转换接口混合组网,并与PLC构成PROFIBUS-DP控制系统来同时驱动负载,并详细的分析了系统的工作过程和DP主站对变频器的操作。最后对课题进行了总结,并提出了下一步的研究方向。