基于ProfiBus的过程控制系统的软硬件组态

摘 要： ProfiBus现场总线具备传输快、结构简单、抗干扰等优良性能，已广泛应用于自动控制系统与分散I/O之间的高速通信。首先介绍了ProfiBus现场总线的特点，然后基于ProfiBus⁃DP和PA、Siemens PLC 300和Wincc组态软件，详细阐述了过程控制系统的结构，硬件、通信协议、监控页面的组态方法和步骤。

关键词： ProfiBus； PLC； WinCC； 组态

中图分类号： TN710⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）01⁃0160⁃03

引 言

伴随着工业生产过程的大型化、复杂化、连续化和自动化发展，对工业控制系统的控制水平和品质也有了更高的要求。现场总线技术也应运而生，用于实现自动化系统最底层的现场控制器和智能仪表设备的互联和实时通信。它是一种开放的、具互操作性的、彻底分散的分布式控制系统[1]。本文将以ProfiBus现场总线为基础，介绍以Siemens PLC 300和Wincc组态软件为主体的过程控制系统的软硬件组态过程。

1 ProfiBus现场总线

ProfiBus现场总线是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术[2⁃3]，可实现现场级到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案[4]。ProfiBus系列由ProfiBus⁃DP/FMS/PA三个兼容部分组成。其中ProfiBus⁃DP和PA的特点如下[1，5]：

ProfiBus⁃DP适用于自动控制系统与分散I/O之间的高速通信；可取代24 V或4～20 mA的串联式信号传输；使用RS 485传输技术或光纤媒体。

ProfiBus⁃PA专为过程自动化设计；可将变送器和执行器连接到一根公共总线，可用于本质安全领域；数据传输采用扩展的ProfiBus⁃DP协议，还具有PA行规。

本文将采用ProfiBus⁃DP和ProfiBus⁃PA通信协议来构建过程控制系统。

2 系统架构

本过程控制系统用于模拟对工业现场液位、温度等信息的采集、处理，PID控制和控制工艺流程的实时监控。系统通过ProfiBus现场总线进行数据传输和交换，采用MPI通信方式与上位机进行通信和远程控制，从而使整个控制系统实现网络化和数字化。控制系统结构图如图1所示。

系统主要包含上位监控机、CPU、以太网通信模块、DP链路、分布式I/O和变频器DP从站、温度和压力变送器、阀门定位器、电磁流量计等。CPU采用Siemens的S7300 315⁃2 DP，既具有多点通信功能的MPI接口，又具有ProfiBus⁃DP通信功能 [6]。

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