科技學院課程名稱：集散控制系統與現場總線報告名稱：profibus現場總線在啤酒生產中的應用專業名稱：電子信息工程班級學號：學生姓名：[摘要]計算機數字通信技術及信息技術的發展，推動了自動化技術的進步。它的發展將促使自動化系統結構發生重大變革，是傳統的基于PLC及DCS控制技術系統發展的必然歸宿。采用PROFIBUS現場總線技術可以有效地解決現有采用PLC系統生產線存在的問題，給企業帶來巨大的利益。[關鍵詞]現場總線技術；Profibus；GSD；PLC計算機數字通信技術及信息技術的發展，推動了自動化技術的進步，特別是進十年來興起的現場總線技術（Fieldbus）是計算機數字通信技術向工業自動化領域的延伸，它的發展將促使自動化系統結構發生重大變革，是傳統的基于PLC及DCS控制技術系統發展的必然歸宿?，F場總線技術的一個顯著特點是其開放性，允許并鼓勵不同廠家按照現場總線技術標準，自主開發具有其特點及專有技術的產品。依照現場總線技術規范，不同廠家產品可以方便完成組態與集成，構成面向行業、適合行業特點的自主控制系統。現場總線技術以其先進性、實用性、可靠性、開放性的優點，必然成為未來自動化技術發展的主流。我公司為啤酒生產企業，有三條南京輕機的生產線和一條進口KRONES啤酒灌裝生產線。2條南京輕機線自控系統采用三菱PLC系統，一條40000B/H南京輕機線采用S7PLC系統；而進口KRONES生產線大部分設備采用SIMENSS5系統，有2臺設備（驗瓶機、紙箱裝箱機）采用PROFIBUS現場總線系統。經過多年的生產應用，采用PLC系統的設備經常性出現PLC、電器線路故障，并且太多的線路使得維修難度大大增加，隨著使用年限的增加，電器問題越來越突出，對生產效率造成了巨大的影響，并直接導致能源（氣、電、水等）成本的增加。采用PROFIBUS現場總線技術可以有效地解決現有采用PLC系統的生產線存在的問題，給企業帶來巨大的利益。1、PROFIBUS概況PROFIBUS是一種國際化的、開放的、不依賴于設備生產廠商的現場總線標準。PROFIBUS是由西門子公司等13家工業企業和5家科研機構在德國聯邦研究部的資助下，于1987年開始聯合開發的生產過程現場總線標準規范?，F在，PROFIBUS現場總線已成為國際現場總線標準IEC61158的一個組成部分。PROFIBUS標準產品在歐洲現場總線產品市場占有率第一，超過40%。在國內PROFIBUS組織機構是CPO，成立于1997.7.3。目前，國內至少有50家企業運用PROFIBUS-DP成功地實現了從食品、機械、樓宇、煙草、鋼鐵、電站直至環保工程的自動化，為企業贏得了效益。2、PROFIBUS總線技術概要①\o"Profibus包括ProfibusDP和ProfibusPA以及ProfiNet"Profibus由3個兼容部分組成，即PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。PROFIBUS-DP是一種高速低成本通信，用于設備級控制系統與分散式I/O的通信。PROFIBUS-PA專為過程自動化設計，并有本征安全技術規范。PROFIBUS-FMS用于車間級監控網絡，是一個令牌結構、實時多主網絡。

②PROFIBUS協議結構是根據IS07498國際標準，以開放式系統互聯網絡（OpenSystemInterconnection-SIO）作為參考模型。PROFIBUS-DP、FMS、PA定義了第12、7層和用戶接口。第3到6層未加描述。用戶接口規定了用戶及系統以及不同設備可調用的應用功能，定義了現場設備行為的行規。

③PROFIBUS提供了4種數據傳輸類型：用于DP和FMS的RS485傳輸、用于PA的IEC1158-2傳輸及光纖、紅外傳輸。

④設備類型2類主站（DPM2）指可進行編程、組態、診斷的設備。1類主站（DPM1）是可編程序控制器，如\o"PLC專題"PLC、PC等。從站是指帶開關量或模擬量的現場設備，如驅動器、閥門等。

⑤電子設備數據文件（GSD）:為了將不同廠家生產的\o"Profibus包括ProfibusDP和ProfibusPA以及ProfiNet"Profibus產品集成在一起，廠家必須提供GSD文件（電子設備數據庫文件），描述產品的功能參數。PROFIBUS組態工具可根據將廠商提供的GSD文件將其設備集成在同一總線系統中。3、基于現場總線（\o"Profibus包括ProfibusDP和ProfibusPA以及ProfiNet"Profibus）的控制系統的結構及組成采用現場總線（\o"Profibus包括ProfibusDP和ProfibusPA以及ProfiNet"Profibus）的控制系統的結構：PCPC工作站顯示操作站人機界面PLCPLC流量變送器變頻器現場PLC閥島液位傳感器現場PLCPLCPLC現場PLC閥門定位器人機界面氣動薄膜閥現場PLC光電開關監控層現場控制層從圖中可以看出，采用現場總線（\o"Profibus包括ProfibusDP和ProfibusPA以及ProfiNet"Profibus）的控制系統可以分成現場控制層和監控層。①現場控制層：由現場智能設備、現場智能儀表、遠程I/O和網絡設備構成?，F場控制涉及\o"Profibus包括ProfibusDP和ProfibusPA以及ProfiNet"Profibus協議PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA兩個部分。PROFIBUS-DP是高速網絡，通訊率達到12M。它可以連接PLC、遠程I/O、執行機構、智能馬達控制器、人機界面、閥門定位器、變頻器等只能設備，一條PROFIBUS-DP總線可以連接123個從站。它的拓撲結構可以是總線型、星形和樹形，介質可以是屏蔽雙絞線、光纖，也支持紅外傳輸。PROFIBUS-PA是低速現場級網絡。支持點對點連接、總線型、混合型、樹型拓撲結構。它主要用于連接現場智能儀表，如壓力、溫度、液位、流量等變送器及其執行機構?？梢圆捎闷帘坞p絞線，也可采用非屏蔽雙絞線，可通過總線供電。②監控層：由高速工業以太網以及連接在總線上的擔任監控任務的工作站或顯示操作站、PLC/DCS控制器組成。監控層還可以與工廠管理系統進行連接，公司和集團領導可以實時監控現場設備，實現真正意義上的信息化。4、PROFIBUS現場總線技術的優點PROFIBUS現場總線技術是具有國際性的領先和開放的現場總線標準，它給用戶帶來的好處是很多的，利益是巨大的。PROFIBUS現場總線系統有以下優點：開放性：PROFIBUS是一個完全開放的、與制造商無關的、無知識產權保護的現場總線標準，全球有250家公司生產超過2000種支持PROFIBUS的系統和設備。PROFIBUS的開放性保證了不同制造廠商的產品的互連。可靠性：PROFIBUS總線上的數據傳輸是完全基于數字信號實現的，可以大幅提高信號的抗干擾能力；直接連接現場智能設備，可以減少大量接線點；減少A/D轉換的環節；支持冗余總線系統。靈活擴展：采用PROFIBUS總線結構的控制系統，擴展方便靈活。實時性：PROFIBUS總線系統的數據傳輸速率高，PROFIBUS-DP總線的傳輸率可達12M，是目前通訊率最高的現場總線。5、PROFIBUS在啤酒生產應用中比傳統技術的優越性節省線路及硬件，簡化安裝環節：當今的大型啤酒包裝線，從管理、防護、參觀等角度出發，都把電器控制柜集中在一個抽濕恒溫的中央控制室內，以保證電器元件的使用壽命。但這樣以來，動力、信號、控制線路又必然增長，故障點增多，安裝和維護的工作量大，影響設備的正常運行。現場總線技術的應用很好地解決了這個問題，它將數量龐大的信號、控制線由一根總線包辦，由此節省了大量線材和安裝工人。以KRONES包裝車間（36,000瓶/時）為例：從中央控制室到現場設備的控制臺，經橋架走向平均為100米的長度。一條生產線擁有設備13臺（套）以上，以每臺（套）設備有80條信號、控制、備用線計算，將出現1,040條信號電線。折成標準的24芯控制電纜，即有44條、共4,400米的控制電纜需設置，此外還有眾多的動力電纜，可想而知這是一筆費用龐大的耗資。應用現場總線技術，這4,400條的24芯控制電纜只需由一條100米長的雙絞線屏蔽電纜取代，同時也使電纜橋架的尺寸大為減小，這充分體現出現場總線技術省線、省時、省人工的優越性?，F場總線技術還可以減少硬件組成，如：I/O模塊、終端塊和隔離柵等，實現快捷、容易、低成本的安裝。同時由于只需用一套工具對所有的設備進行組態，保養和維修變得容易，系統的啟動也更加容易、快捷。

并且保養和維修也變得容易。生產應用極為便利：眾所周知，36,000瓶/時生產線的各設備信號連鎖、數據交換繁多，現場經常會根據實際生產情況（如更換瓶型、技術改造、增加系統功能等）臨時增減檢測元件、控制按鈕等。這樣一來在生產線設計時，設計師需要為PLC預留20%的輸入輸出備用端口。由于實際情況難于預料，標準配置與現場實際又有差異，在生產應用中這20%的預留備用輸入輸出端口有可能閑置或數量不夠?，F場總線技術將很方便地在現場增減系統功能，而不受PLC備用輸入輸出端口的限制。具有極大的制造靈活性：現場總線技術可準確無誤、快速可靠地診斷數據，同時可靠地傳輸數據，帶給系統極大的靈活性。傳輸距離遠：PROFIBUS具有五種有效的傳輸技術，并且可以混合使用，構成靈活的網絡結構。目前，國內各行業競爭激烈。企業逐步認識到只有不斷引人新技術才能使企業得到持續穩定地發展。企業有追求新技術、改造現有系統的需求?，F場總線技術是未來自動化技術發展主流，基于Profibus現場總線的控制系統以其明顯的技術優勢，在分布式控制系統市場中將逐步替代\o"PLC專題"PLC產品。現場總線技術以其標準化、開放性使參與其中的企業收益。Profibus現場總線技術在國外的整條啤酒生產