1 前言 目前在工業(yè)控制中大量使用的DCS系統(tǒng)在實際應用中逐漸顯示出許多不足，工業(yè)生產(chǎn)過程中采用一對一連線，用電壓、電流的模擬信號進行測量控制，或采用自封閉式的集散系統(tǒng)，難以實現(xiàn)設備之間以及系統(tǒng)與外界之間的信息交換，使自動化系統(tǒng)成為"信息孤島"，而且這些不足對DCS來講是無法從根本上得到解決。所以有必要考慮一個全新的控制系統(tǒng)，以解決目前DCS系統(tǒng)存在的問題，而現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，即FCS（Field Bus Control System）,將是最好的選擇。 2 現(xiàn)場總線的優(yōu)點 現(xiàn)場總線是將智能化現(xiàn)場設備、自動化系統(tǒng)通過"總線"連在一起，實現(xiàn)互操作。它的出現(xiàn)，促進了現(xiàn)場設備的數(shù)字化和網(wǎng)絡化，并且極大的加強了現(xiàn)場控制的功能，使過程控制系統(tǒng)具有開放性，并成為兼具測量、控制和過程診斷等綜合能力的控制系統(tǒng)。 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是基于底層控制網(wǎng)絡、開放式、數(shù)字化、多點通信的控制系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)相比，現(xiàn)場總線系統(tǒng)主要具有以下6個特點:（1）信號傳輸數(shù)字化;（2）標準統(tǒng)一開放;（3）控制功能徹底分散;（4）系統(tǒng)可靠性高、可維護性好;（5）對現(xiàn)場環(huán)境的適應性;（6）降低了系統(tǒng)及工程成本。國際上現(xiàn)場總線標準群雄并起，說明了這一技術的先進性及其良好的發(fā)展前景。 除此以外，現(xiàn)場總線還有如下優(yōu)點:第一，一條通訊線連接N臺控制設備或儀表，減少了安裝費用，縮短了工程工期，易于維護，可靠性高，抗干擾能力強，精度高;第二，互換性、互操作性好，不同制造廠生產(chǎn)的儀表可以互連;第三，控制分散，現(xiàn)場控制儀表不僅有檢測功能還有運算和控制功能，使控制回路徹底分散。 3 PLC與主站 PLC是以微處理器為核心，把自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置，它既能改造傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品成為機電一體化新一代產(chǎn)品，又適用于生產(chǎn)過程控制，憑借其卓越的可靠性、抗干擾性和可編程性，目前已被廣泛應用于各種生產(chǎn)機械和生產(chǎn)過程的自動控制中。本文主要介紹如何通過PROFIBUS-DP適配卡CP5611完成作為一類主站PLC與二類主站PC間的通信及PLC與從站間的連接問題。 　PROFIBUS連接的系統(tǒng)由主站和從站組成。主站能控制總線，當主站得到總線控制權時可以主動發(fā)送信息。主站又可分為一類主站和二類主站。一類主站是可決定總線的數(shù)據(jù)通信，當主站得到總線控制權時，沒有外界請求也可以主動發(fā)送信息。二類主站是操作員工作站、編程器、操作員接口等，完成各站點的數(shù)據(jù)讀寫、系統(tǒng)配置、故障診斷等。從站為簡單的外圍設備，典型的從站為傳感器、執(zhí)行器及變送器，它們沒有總線控制權，僅對接收到的信息給予回答，或者主站發(fā)出請求時回送給該主站相應的信息。典型的從站包括:輸入輸出裝置、閥門、驅動器和測量發(fā)送器。主站之間使用令牌環(huán)方式通信，主站與從站之間采用主－從方式通信。本文中的一類主站是指PLC，二類主站是通用PC機。其通信原理如圖1所示。 　PROFIBUS協(xié)議基礎為OSI/ISO網(wǎng)絡參考模型，它僅使用了第一層物理層、第二層數(shù)據(jù)鏈路層和用戶層，第三到第七層沒有使用。 　若選用PLC作為一類主站存在兩種情況:其一是處理器CPU帶內置PROFIBUS接口（這種CPU通常具有一個PROFIBUS-DP和一個MPI接口）;其二是PROFIBUS通信處理器（CPU不帶PROFIBUS接口，需要配置PROFIBUS通信處理器模塊）。 　PC機加PROFIBUS網(wǎng)卡可作為主站，這類網(wǎng)卡具有PROFIBUS/DP/PA/FMS接口。選擇與網(wǎng)卡配合使用的軟件包，軟件功能決定PC機作一類主站還是二類主站。本文選擇CP5611網(wǎng)卡，軟件選擇Step7軟件包，因此PC機僅作為編程監(jiān)控的二類主站。 　CP5611自身不帶微處理器，是短PCI卡，可運行多種軟件包，9針D型插頭可成為PROFIBUS－DP和MPI接口。它具有以下功能: 　（1） DP功能 　PG/PC機成為一個PROFIBUS-DP一類主站，可連接DP分散型I/O設備。主站具有DP協(xié)議諸如初始化、數(shù)據(jù)庫管理、故障診斷、數(shù)據(jù)傳輸及控制等功能。 ?。?） S7 FUNCTION 　實現(xiàn)SIMATIC S7設備之間的通信。用戶可使用PG/PC對SIMATIC S7/S5編程。 ?。?） 支持SEND/RECEIVE功能。 ?。?） PG FUNCTION 　使用STEP7 PG/PC支持MPI接口。 4 PLC與從站 　4.1 信息內容 　PLC與從站之間的數(shù)據(jù)傳送由一個串行通信請求啟動，發(fā)出請求的從站叫做源，接受請求的從站叫做目標，該串行通信請求設置在用戶程序中，包含下列信息: 　（1） 接收通信請求的目標或從站的標識號; ?。?） 數(shù)據(jù)傳送的方向（數(shù)據(jù)可以雙向傳送）; ?。?） 數(shù)據(jù)傳送的目標地址; 　（4） 數(shù)據(jù)傳送的源地址; 　（5） 傳送的數(shù)據(jù)數(shù)量。 　4.2 格式要求 　當源從站的用戶程序啟動通信請求后，上述通信請求信息被傳送給通信控制，通信控制將這些信息轉換成適用于串行線接口發(fā)送的適當格式，該格式有如下要求: ?。?） 根據(jù)標準信息碼，對需要的信息是進行編碼還是解碼; ?。?） 根據(jù)通信協(xié)議，對通信請求信息和發(fā)送的數(shù)據(jù)文本是進行匯編還是反匯編; 　（3） 對傳送過程中出現(xiàn)的錯誤的檢查方法。 　一旦啟動了通信請求，且數(shù)據(jù)已進行了正確的格式轉換，串行接口將通過串行通信線把數(shù)據(jù)發(fā)送出去。在圖2中，主計算機通過啟動以一個查詢序列開始的通信請求來和遠方從站建立通信，為保持該通信，被請求的從站必須在適當?shù)臅r間確認該查詢。 　通信建立以后，主計算機向PLC發(fā)送一個傳送數(shù)據(jù)文件塊所必須的標題語言，一旦PLC接收了這個標題信息，則數(shù)據(jù)文件就可以在主計算機和PLC之間進行傳送。 　當PLC接收到數(shù)據(jù)信息以后，就按照數(shù)據(jù)傳送的相反順序對這些數(shù)據(jù)信 息進行處理。首先將它們從串行方式轉換為并行方式，然后從協(xié)議中抽取字符以一定的方式對它們進行處理，最后，這些數(shù)據(jù)信息通過用戶程序從PLC的一個存儲器送到另一個存儲器。 5 結束語 　PLC與現(xiàn)場儀器的通信，完成了DP網(wǎng)絡的功能，使控制分散化，降低了系統(tǒng)的工作風險，將在現(xiàn)場應用中起到不可忽視的作用。PLC在DP網(wǎng)絡中與二類主站的通信，不僅可以滿足調試和監(jiān)視程序運行的功能，而且可以在二類主站上編寫一段人機界面，方便工作人員更直觀方便的監(jiān)視現(xiàn)場儀器的工作狀態(tài)。