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[摘 要]本文介绍了Profibus现场总线的技术及特点，并在分析当前钢铁工业中的应用现状的基础上，结合邯钢邯宝冷轧厂重卷检查线的实际情况进行研究分析，进一步阐述了其在现场控制领域中的优越性及广阔的应用前景。
[关键词]Profibus、现场总线、重卷检查线
中图分类号：P211 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0035-01
一、引言
Profibus是面向工厂自动化、流程自动化的一种国际性的现场总线标准，是一种具有广泛应用范围的、开放的数字通信系统，适用于各种快速的、时间要求严格和可靠性要求高的通信任务。本文主要介绍了Profibus总线系统的通信方式和技术特性。并基于该系统，结合邯钢公司邯宝冷轧厂的实际情况，体现了Profibus在PLC和变频传动等现场控制领域中的各种优势。
二、Profibus总线系统
Profibus总线系统根据不同的控制要求有多种系列，其中Profibus DP可实现高速传输，适用于分散的外部设备和自控设备之间的高速数据传输，传输速率从9.6Kbit/s到12Mbit/s，传输距离100-1200m。物理介质通常采用双胶屏蔽电缆。总线接头采用9针D型插头接线，方便简单，容易扩展，其数据链路协议是主从方式的令牌传递，主站和从站之间以主从方式通信，各主站之间由令牌协议决定总线数据发送权。具有反应速度快，抗干扰能力强等优点。
三、Profibus-DP现场总线的通信
Profibus DP是一种以令牌传递方式工作的总线，即在一个逻辑循环中，主站成为一个确定时间窗口的令牌保持者，在这个时间传口内，拥有令牌的主站能与其他从站通信。Profibus DP主要使用主从方式，通过整流调速装置以及变频配备的CBP通信板，同周期地与从站进行数据交换，传动装置作为从站有唯一明确的站地址。
PLC通过访问报文可以观察和更改传动装置的任意参数。
四、现场总线系统的拓扑结构
从拓扑结构来看，Profibus支持线型和树型的电气网络以及线型、树型和环型的光纤网络。无线连接方面支持点对点和点对多点。其线型结构见图1。
尽管不是所有总线都具有线型结构，但有时仍称线型结构为总线结构。此时，所有节点只需要一个单独的接口。可以通过短的支线将这些节点连接到主线上去。必须保证在任何时间内都只有一个节点能够发送数据，而所有其它站只能侦听。这就需要规则来管理何时何站具有发送权，我们称这些规则为总线访问方法。Profibus也使用树型结构，见图2。
树型结构也可以看作不同长度以及不同类型的多个线型结构的串联。连接单独线路的组件尤为重要。如果所连接的组件相同，那么这些组件也可以是简单的放大器（中继器）；但是如果使用的是不同类型的组件，那么连接组件也可以是转换器（路由器、网桥、网关等）。树型结构的单独“分支”也可以直接相互连接。
五、Profibus总线系统在冷轧厂重卷检查线中的应用
1、工艺简介
邯宝冷轧厂重卷检查线原料来自本厂的镀锌机组、连续退火机组和酸扎机组。产品规格为0.3-2.5mm厚，900-2080mm宽的热镀锌卷、冷轧退火卷和冷硬卷。工厂实行四班三运转工作制，节假日不休息，设计年生产能力不低于30万吨。
2、Profibus总线系统在自动化控制系统中的应用
在工厂自动化系统体系中的Profibus通信应用涵盖了车间级、机器级和执行器-传感器级。在车间级，所有的自动化和优先任务都是独立处理的。在机器级，现场设备收发信号并将其传递到系统，通常使用分级通信。也就是说，几个现场设备与一个主站进行通信。在执行器-传感器级，主站与连接到其子网的执行器和传感器进行通信，可以做到对少量数据的快速响应。
重卷检查机组的控制系统采用SIEMENS公司的S7系列PLC，传动系统采用先进的S120变频控制器。电气控制单元的核心设备就是PLC编程控制单元和PLC柜，与工业以太网相连，并通过Profibus DP现场总线与ET200工厂地面站、交流变频设备、MCC等相连，进行速度、张力、剪切、夹送等各类控制。
3、Profibus总线系统在变频器上的应用
重卷检查机组使用的是西门子公司的S120变频驱动器，通过S7系列的可编程序控制器来完成各个机构的连锁、顺序控制，PLC对变频器的控制不再使用外部端子控制输入，而使用Profibus DP现场总线控制方案，不但整个系统可靠性增强，操作简便，而且可根据工艺需要进行灵活的功能修改。
六、发展现场总线技术的重要意义
冶金工业网络控制技术当前已进入现场控制级，其发展对解决冶金工业企业的控制系统和管理系统的集成提供了一种强有力的手段。Profibus现场总线技术在冶金工业网络控制的应用，能节省大量线缆、槽架、连接件，减少了系统的设计、调试、维护时间，方便地实现了现场控制设备之间以及设备与控制管理层之间的联系，为控制信息进入公共数据网络创造了条件，使得在整个工厂内实现统一的网络架构变成了可能，真正实现了一网到底，为冶金工业企业的信息化提供了坚实的通讯保障，显著提高了企业的生产效率。
现在网络技术发展十分迅猛，一些具有重大影响的网络新技术必将进一步融合到现场总线技术之中，了解国际上该项技术的现状与发展动向，对我国相关行业的发展，对自动化技术、设备的更新，无疑具有重要的作用。总体来说，自动化系统与设备将朝着现场总线体系结构的方向前进，这一发展趋势是肯定的。
七、结束语
现场总线技术的兴起，开辟了工厂底层网络的新天地。它不仅促进了企业网络的快速发展，还为企业带来了新的效益，未来必将得到更加广泛的应用。
参考文献
[1] 刘强，甘勇梅，王兆安.PROFIBUS-DP现场总线通讯接口的开发[J].电子技术应用，2006，27（9）：39-41.
[2] 邹益仁，马增良，蒲维.现场总线控制系统的设计和开发[M].北京：国防工业出版社，2003.
[3] 阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京：清华大学出版社，1999.
[4] 顾洪军.工业企业网与现场总线技术及应用[M].北京：人民邮电出版社，2002.
[5] 崔坚.西门子工业网络通信指南[M].北京：机械工业出版社，2005.
[关键词]Profibus、现场总线、重卷检查线
中图分类号：P211 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0035-01
一、引言
Profibus是面向工厂自动化、流程自动化的一种国际性的现场总线标准，是一种具有广泛应用范围的、开放的数字通信系统，适用于各种快速的、时间要求严格和可靠性要求高的通信任务。本文主要介绍了Profibus总线系统的通信方式和技术特性。并基于该系统，结合邯钢公司邯宝冷轧厂的实际情况，体现了Profibus在PLC和变频传动等现场控制领域中的各种优势。
二、Profibus总线系统
Profibus总线系统根据不同的控制要求有多种系列，其中Profibus DP可实现高速传输，适用于分散的外部设备和自控设备之间的高速数据传输，传输速率从9.6Kbit/s到12Mbit/s，传输距离100-1200m。物理介质通常采用双胶屏蔽电缆。总线接头采用9针D型插头接线，方便简单，容易扩展，其数据链路协议是主从方式的令牌传递，主站和从站之间以主从方式通信，各主站之间由令牌协议决定总线数据发送权。具有反应速度快，抗干扰能力强等优点。
三、Profibus-DP现场总线的通信
Profibus DP是一种以令牌传递方式工作的总线，即在一个逻辑循环中，主站成为一个确定时间窗口的令牌保持者，在这个时间传口内，拥有令牌的主站能与其他从站通信。Profibus DP主要使用主从方式，通过整流调速装置以及变频配备的CBP通信板，同周期地与从站进行数据交换，传动装置作为从站有唯一明确的站地址。
PLC通过访问报文可以观察和更改传动装置的任意参数。
四、现场总线系统的拓扑结构
从拓扑结构来看，Profibus支持线型和树型的电气网络以及线型、树型和环型的光纤网络。无线连接方面支持点对点和点对多点。其线型结构见图1。
尽管不是所有总线都具有线型结构，但有时仍称线型结构为总线结构。此时，所有节点只需要一个单独的接口。可以通过短的支线将这些节点连接到主线上去。必须保证在任何时间内都只有一个节点能够发送数据，而所有其它站只能侦听。这就需要规则来管理何时何站具有发送权，我们称这些规则为总线访问方法。Profibus也使用树型结构，见图2。
树型结构也可以看作不同长度以及不同类型的多个线型结构的串联。连接单独线路的组件尤为重要。如果所连接的组件相同，那么这些组件也可以是简单的放大器（中继器）；但是如果使用的是不同类型的组件，那么连接组件也可以是转换器（路由器、网桥、网关等）。树型结构的单独“分支”也可以直接相互连接。
五、Profibus总线系统在冷轧厂重卷检查线中的应用
1、工艺简介
邯宝冷轧厂重卷检查线原料来自本厂的镀锌机组、连续退火机组和酸扎机组。产品规格为0.3-2.5mm厚，900-2080mm宽的热镀锌卷、冷轧退火卷和冷硬卷。工厂实行四班三运转工作制，节假日不休息，设计年生产能力不低于30万吨。
2、Profibus总线系统在自动化控制系统中的应用
在工厂自动化系统体系中的Profibus通信应用涵盖了车间级、机器级和执行器-传感器级。在车间级，所有的自动化和优先任务都是独立处理的。在机器级，现场设备收发信号并将其传递到系统，通常使用分级通信。也就是说，几个现场设备与一个主站进行通信。在执行器-传感器级，主站与连接到其子网的执行器和传感器进行通信，可以做到对少量数据的快速响应。
重卷检查机组的控制系统采用SIEMENS公司的S7系列PLC，传动系统采用先进的S120变频控制器。电气控制单元的核心设备就是PLC编程控制单元和PLC柜，与工业以太网相连，并通过Profibus DP现场总线与ET200工厂地面站、交流变频设备、MCC等相连，进行速度、张力、剪切、夹送等各类控制。
3、Profibus总线系统在变频器上的应用
重卷检查机组使用的是西门子公司的S120变频驱动器，通过S7系列的可编程序控制器来完成各个机构的连锁、顺序控制，PLC对变频器的控制不再使用外部端子控制输入，而使用Profibus DP现场总线控制方案，不但整个系统可靠性增强，操作简便，而且可根据工艺需要进行灵活的功能修改。
六、发展现场总线技术的重要意义
冶金工业网络控制技术当前已进入现场控制级，其发展对解决冶金工业企业的控制系统和管理系统的集成提供了一种强有力的手段。Profibus现场总线技术在冶金工业网络控制的应用，能节省大量线缆、槽架、连接件，减少了系统的设计、调试、维护时间，方便地实现了现场控制设备之间以及设备与控制管理层之间的联系，为控制信息进入公共数据网络创造了条件，使得在整个工厂内实现统一的网络架构变成了可能，真正实现了一网到底，为冶金工业企业的信息化提供了坚实的通讯保障，显著提高了企业的生产效率。
现在网络技术发展十分迅猛，一些具有重大影响的网络新技术必将进一步融合到现场总线技术之中，了解国际上该项技术的现状与发展动向，对我国相关行业的发展，对自动化技术、设备的更新，无疑具有重要的作用。总体来说，自动化系统与设备将朝着现场总线体系结构的方向前进，这一发展趋势是肯定的。
七、结束语
现场总线技术的兴起，开辟了工厂底层网络的新天地。它不仅促进了企业网络的快速发展，还为企业带来了新的效益，未来必将得到更加广泛的应用。
参考文献
[1] 刘强，甘勇梅，王兆安.PROFIBUS-DP现场总线通讯接口的开发[J].电子技术应用，2006，27（9）：39-41.
[2] 邹益仁，马增良，蒲维.现场总线控制系统的设计和开发[M].北京：国防工业出版社，2003.
[3] 阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京：清华大学出版社，1999.
[4] 顾洪军.工业企业网与现场总线技术及应用[M].北京：人民邮电出版社，2002.
[5] 崔坚.西门子工业网络通信指南[M].北京：机械工业出版社，2005.