摘 要：通過EM 277 PROFIBUS-DP模塊將智能白度儀連接到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡，使其能與網(wǎng)絡中其它智能設備通信，實現(xiàn)對紙漿白度的及時、精確的控制。 關鍵詞：現(xiàn)場總線 PROFIBUS-DP 智能白度儀 1.前言 　　我們新研制出一種用于紙漿白度測定的智能白度儀，該儀表采用西門子公司生產(chǎn)的S7-224 CPU結合軟件功能進行數(shù)據(jù)處理，具有較好的可靠性、重復性、精確度和穩(wěn)定性。為了使其能與其它智能設備之間實現(xiàn)通信，我們將通過現(xiàn)場總線技術把它連接到網(wǎng)絡中，使它成為造紙廠現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的一部分。 2.現(xiàn)場總線的選擇 　　2.1現(xiàn)場總線技術的選擇 　　現(xiàn)場總線集控制技術、計算機技術、通信技術于一體，是當今自動化領域技術發(fā)展的熱點之一。這項技術可將多個智能控制儀表連接成網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)分布式計算機控制，提高檢測和控制精度，改善系統(tǒng)的動態(tài)響應速度，提高系統(tǒng)安全性，從而得到了廣泛的應用。 　　近年來，幾種有影響的現(xiàn)場總線技術已在一些特定的應用領域里顯示出各自的優(yōu)勢。在此，我們選定了現(xiàn)為德國和歐洲標準的PROFIBUS（Process Fieldbus）現(xiàn)場總線。一方面由于它是目前數(shù)據(jù)傳輸率最快的一種現(xiàn)場總線，傳輸率最高可達12Mbps，另一方面它能夠很好的與西門子的傳動設備相配合，并與西門子PLC（Programmable Logic Controller）結合緊密且組態(tài)簡便。 　　2.2 PROFIBUS現(xiàn)場總線簡介 　　參照ISO/OSI參考模型,PROFIBUS現(xiàn)場總線只包含物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層。由PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS， PROFIBUS-PA組成PROFIBUS系列。 　　PROFIBUS-DP：經(jīng)過優(yōu)化的高速、廉價的通信連接，專為自動控制系統(tǒng)和設備級分散I/O之間通信設計，使用PROFIBUS-DP模塊可取代價格昂貴的24V或0～20mA并行信號線。用于分布式控制系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳輸。 　　PROFIBUS-FMS ：解決車間級通用性通信任務，提供大量的通信服務，完成中等傳輸速度的循環(huán)和非循環(huán)通信任務，用于紡織工業(yè)、樓宇自動化、電氣傳動、傳感器和執(zhí)行器、可編程序控制器、低壓開關設備等一般自動化控制。 　　PROFIBUS-PA專為過程自動化設計，標準的本質安全的傳輸技術，實現(xiàn)了IEC1158-2中規(guī)定的通信規(guī)程，用于對安全性要求高的場合及由總線供電的站點。 　　本設計中采用的是PROFIBUS-DP標準，PROFIBUS-DP（或DP標準）是由歐洲標準EN50170定義的一種遠程I/O通信協(xié)議。DP表示分布式外圍設備，亦即遠程I/O。PROFIBUS-DP還用到了應用層接口（ALI），ALI將過程對象轉換為通信對象。 3.智能白度儀原理簡介 　　智能白度儀在結構上主要由光學通路和測量電路兩大部分組成。光學通路部 　　分主要包括光源、聚光鏡、濾光片、光電池、光纖等光學元器件，采用了差動測量光路，用雙光路進行補償。在光源照射下輸出兩路光電流，一路作為測量光電流IX，另一路為補償光電流IR。測量電路部分由西門子公司的S7-200 PLC系列的CPU 224、模擬量擴展模塊EM 235、顯示部分組成。工作時傳感器直接裝在洗漿機上，通過測量洗漿機上漿餅的白度來獲得紙漿白度。CPU 224對傳感器的輸出進行數(shù)據(jù)處理，結果送入顯示器，同時，為達到對紙漿白度的監(jiān)控，把儀表接入PROFIBUS網(wǎng)絡中。整個儀表框圖如圖1所示。 [align=center] 圖1 智能白度儀結構框圖[/align] 4.網(wǎng)絡組成 　　4.1 硬件配置 　　選用S7-315-2DP作為PROFIBUS主站，EM 277作PROFIBUS的從站。EM 277經(jīng)過串行I/O總線連接到S7-224 CPU。PROFIBUS網(wǎng)絡經(jīng)過其DP通信端口，連接到EM 277 PROFIBUS-DP模塊。HMI通過EM 277監(jiān)控S7-224。編程器或PC通過EM 277對S7-224編程，編程軟件選用STEP 7-Micro/WIN。此網(wǎng)絡支持9.6K到12M的波特率。同時S7-315-2DP連接到以太網(wǎng)完成人機交互控制、數(shù)據(jù)監(jiān)視記錄和報表統(tǒng)計等工作。系統(tǒng)結構如圖2所示。 [align=center] 圖2 PROFIBUS-DP網(wǎng)絡配置圖[/align] 　　4.2 軟件組成 　　DP從站主要是完成各自獨立的控制程序，在這不作介紹;DP主站則以組態(tài)為主，完成主從站之間的數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)處理及主站對從站的監(jiān)控。在本設計中，EM 277用DP主站組態(tài)，以接受從主站來的輸出數(shù)據(jù)，并將輸入數(shù)據(jù)返回給主站。輸出和輸入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)駐留在S7-224 CPU的變量存儲器（V存儲器）內(nèi)。組態(tài)軟件用STEP 7編程軟件。在組態(tài)DP主站時，定義V存儲器偏移為1000，輸出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)從V1000開始;輸入緩沖區(qū)緊緊跟隨輸出緩沖區(qū)，并在V1016處開始。輸出數(shù)據(jù)（從主站來）放置在V存儲器中的V1000。輸入數(shù)據(jù)（傳送到主站）取自V存儲器的V1016。同時，定義了16輸出字節(jié)和16輸入字節(jié)的一種I/O配置，它是寫入到S7-224 CPU的輸出數(shù)據(jù)總量和從S7-224 CPU返回的輸入數(shù)據(jù)總量。EM 277從I/O配置確定輸入和輸出緩沖區(qū)的大小。DP主站將參數(shù)賦值和I/O配置信息寫入到EM 277 PROFIBUS-DP模塊，然后，EM 277將V存儲器地址和輸入及輸出數(shù)據(jù)長度傳送給S7-224 CPU。主站部分的軟件結構框圖如圖3所示。 [align=center] 圖3 DP主站主程序流程圖[/align] 5.結束語 　　使用EM 277將智能白度儀作為DP從站連接到網(wǎng)絡，使此儀表具有了與其它智能設備進行通信的能力。對紙漿白度的控制會更加及時、精確，將顯著提高紙的質量。從而使得造紙工業(yè)原有的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)更加完善。 參考文獻 　　1. SIMATIC S7-200可編程序控制器系統(tǒng)手冊.西門子（中國）有限公司.2002，4. 　　2. 陽憲惠.現(xiàn)場總線技術及其應用.清華大學出版社.1999. 　　3. 郭 強.PROFIBUS-DP在自控系統(tǒng)中的應用.自動化博覽.2002,5. 　　4. Lavigne J.R..An Introduction to Paper Industry Instrumentation .1997.