1 引言

　　現(xiàn)場(chǎng)總線是信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展在控制領(lǐng)域的體現(xiàn)，是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。因其具有數(shù)字化、開(kāi)放性、分散性以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性等特點(diǎn)而獲得了非常廣泛的應(yīng)用。目前，已逐漸成熟并對(duì)工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程形成影響的主要有PROFIBUS，HART，LONWORKS，F(xiàn)F等等。其中PROFIBUS總線是最為流行的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)之一，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)、電力、能源、交通等自動(dòng)化領(lǐng)域。PROFIBUS是德國(guó)于90年代初制訂的國(guó)家工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),代號(hào)DIN19245。它是一種國(guó)際化的開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn),即EN50170歐洲現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)為供應(yīng)商和用戶(hù)的投資提供了最佳的保護(hù)并確保供應(yīng)商的獨(dú)立自主性。PROFIBUS具體規(guī)定了串行現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)和功能特性,它可使分散式數(shù)字化控制器從現(xiàn)場(chǎng)底層到車(chē)間及網(wǎng)絡(luò)化。PROFIBUS分為主設(shè)備（主站）和從設(shè)備（從站）。主站決定總線上的數(shù)據(jù)通信。當(dāng)主站得到總線控制權(quán)時(shí),不用外界請(qǐng)求就可以主動(dòng)發(fā)送信息。從站為外圍設(shè)備,典型的從站包括:輸入/輸出裝置、閥門(mén)、驅(qū)動(dòng)器和測(cè)量變送器。它們沒(méi)有總線控制權(quán),僅對(duì)接收到的信息給予確認(rèn)或當(dāng)主站發(fā)出請(qǐng)求時(shí)向它發(fā)送信息。

2 方案分析

　　渦輪增壓器實(shí)際上是一種空氣壓縮機(jī)，通過(guò)廢氣壓縮進(jìn)入空氣來(lái)增加進(jìn)氣量。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增快，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應(yīng)增加燃料量和調(diào)整一下發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。由于渦輪增壓器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣歧管上，處在高溫，高壓和高速運(yùn)轉(zhuǎn)的工作狀況下，其工作環(huán)境非常惡劣，工作要求又比較苛刻，因此對(duì)增壓器的裝配技術(shù)要求很高。其中對(duì)壓氣端間隙、渦端間隙、軸向間隙、整體動(dòng)平衡、整機(jī)檢漏和放氣閥開(kāi)啟壓力和位移幾個(gè)參數(shù)的誤差要求控制在十幾個(gè)甚至幾個(gè)絲之內(nèi)。如用傳統(tǒng)的電氣儀表難以達(dá)到精度要求，同時(shí)抗干擾能力差;而且讓工人手工記錄并判斷是否在誤差范圍之內(nèi)，將大大降低工作效率。這正給Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線提供了用武之地。Profibus 將底層檢測(cè)設(shè)備組成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)數(shù)字通信，同時(shí)和上位機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)，為上位機(jī)提供數(shù)據(jù)支持;上位機(jī)將誤差范圍作為各個(gè)工位的工藝參數(shù)下載到各個(gè)工位，同時(shí)將數(shù)據(jù)放入指定的數(shù)據(jù)庫(kù)中，供各種查詢(xún)和技術(shù)分析之用。下面是某增壓器廠的裝配線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,我們采用西門(mén)子公司S7-400型承擔(dān)信號(hào)采集工作,又根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)將要采集的信號(hào)位置分散的特點(diǎn),采用了西門(mén)子公司Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線中的遠(yuǎn)程I/O即DP技術(shù)。各傳感器信號(hào)就近接入Profibus子站,這樣可以最大限度的減少現(xiàn)場(chǎng)接線工作,并且因?yàn)樽呔€距離短,可以減少信號(hào)衰減和各種干擾對(duì)信號(hào)的影響。

　　系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡(luò)采用Profibus網(wǎng)絡(luò), Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)共有三種協(xié)議方式,分別為FMS,DP和PA。我們本次應(yīng)用的為DP方式。DP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主從結(jié)構(gòu),一條DP網(wǎng)可包含一個(gè)主站和最多126個(gè)從站, 網(wǎng)絡(luò)傳輸距離在不使用中繼器的情況下可達(dá)到1000米,傳輸速率從9.6Kbit/S一直到12Mbit/S可選。網(wǎng)絡(luò)傳輸速率達(dá)到12Mbit/S 時(shí)其傳輸距離最長(zhǎng)為100米。

　　3.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)選型

　　考慮到上位機(jī)和上位機(jī)、上位機(jī)和主PLC、主PLC和從PLC進(jìn)行信息交換，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由三層組成：

　　管理網(wǎng)絡(luò)（MIS）：采用基于TCP/IP的以太網(wǎng)，上位機(jī)和上位機(jī)之間的連接。

　　MPI網(wǎng)絡(luò)：采用通訊處理卡將主PLC和上位機(jī)相連。

　　DP網(wǎng)絡(luò)：這是最底層的網(wǎng)絡(luò)，將分散的數(shù)據(jù)采集站點(diǎn)連接起來(lái)，即主PLC和從PLC、觸摸屏之間的連接。

　　拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：現(xiàn)場(chǎng)的服務(wù)器是連接以太網(wǎng)和工控網(wǎng)的橋梁，它通過(guò)3COM交換機(jī)與以太網(wǎng)連接。

　　整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。