基于rofibus現(xiàn)場總線的煤礦井下膠帶監(jiān)控系統(tǒng)

基于Profibus現(xiàn)場總線的煤礦井下膠帶監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線是20世紀(jì)80年代中期在國際上發(fā)展起來的。它應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場，實現(xiàn)微機化測量設(shè)備之間的雙向串行多節(jié)點數(shù)字通信，它適應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向的發(fā)展，一經(jīng)產(chǎn)生便成為全球工業(yè)自動化技術(shù)的熱點，受到全世界的普遍關(guān)注。自80年代末以來，幾種現(xiàn)場總線技術(shù)如FF、Lonworks、Canbus、Profibus等已逐漸成熟并對工業(yè)自動化進程形成影響。Profibus是ProcessFieldBus的縮寫，是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)，可實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供可行的解決方案。膠帶運輸是煤礦生產(chǎn)中十分重要的環(huán)節(jié)，監(jiān)控系統(tǒng)在該環(huán)節(jié)的投入是煤礦現(xiàn)代化生產(chǎn)的趨勢。本文以皖北礦務(wù)局祁東煤礦的井下膠帶監(jiān)控系統(tǒng)為例，簡介Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。一、Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)1、Profibus概貌Profibus是一種國際化、開放式、不依賴于生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化。Profibus根據(jù)應(yīng)用特點分為Profibus-DP、Profibus-FMS、Profibus-PA三個兼容版本。其中Profibus-DP是一種高速(數(shù)據(jù)傳輸速率9.6kbit/s~12Mbit/s)的經(jīng)濟的設(shè)備級網(wǎng)絡(luò)，主要用于現(xiàn)場控制器與分散I/O之間的通信，可滿足交直流調(diào)速系統(tǒng)快速響應(yīng)的時間要求；Profibus-PA采用IECII58-2標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率為31.25kbit/s，并提供本質(zhì)安全特性，適用于安全性要求較高以及由總線供電的場合；Profibus-FMS主要解決車間級通信問題，完成中等傳輸速度的循環(huán)或非循環(huán)數(shù)據(jù)交換任務(wù)。2、總線拓樸結(jié)構(gòu)根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備到控制器的連接方式，現(xiàn)場總線的拓撲結(jié)構(gòu)可有多種形式，通常采用以下三種：線形、樹形和環(huán)形。Profibus采用的是線形結(jié)構(gòu)，其特點是簡明，用一根總干線從控制器連接到機械裝置(控制對象)，總線電纜從主干電纜分支到現(xiàn)場設(shè)備處，控制器掃描所有I/O站上的輸入，必要時還可發(fā)送信息到輸出通道。在這種總線結(jié)構(gòu)下，可實現(xiàn)多主式和對等式通信，可以兩個控制器共享同一個系統(tǒng)中的信息和I/O站。另外，不需關(guān)閉總線系統(tǒng)就可以把一個I/O設(shè)備從總線上拆下，這給總線系統(tǒng)的維修帶來了很大方便。3、Profibus-DP的設(shè)備類型根據(jù)實際設(shè)計需要，本系統(tǒng)采用Profibus-DP。每個Profibus-DP系統(tǒng)包括以下三種不同類型的設(shè)備：（1）DP主站類型1它是Profibus-DP應(yīng)用的中心部件，在一個規(guī)定的、重復(fù)的信息周期內(nèi)，中央控制器或PC機與分布式從站(DP從站)交換信息。非循環(huán)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與循環(huán)的測量值相比不是經(jīng)常變動的，因此這種數(shù)據(jù)與快速循環(huán)的有用數(shù)據(jù)一起傳輸，但它以較低的優(yōu)先級傳輸。主站中的中斷確認保證由DP從站來的中斷可靠傳輸。（2）DP主站類型2這種類型的設(shè)備(如編程器、組態(tài)設(shè)備或操作設(shè)備)用于DP系統(tǒng)的啟動、組態(tài)或用于正常運行過程（如診斷）中的系統(tǒng)操作。此類型的主站可以讀取由設(shè)備來的輸入、輸出、診斷和組態(tài)數(shù)據(jù)。策（3么）D理P從從站本一個翼DP禮從站魔是一驚個I讀/O長設(shè)備惜，它傍讀取蝴輸入暗信息角并向核I/箭O提胳供輸妖出信奏息，靈輸入憶和輸問出信械息數(shù)吩取決至于設(shè)上備類寄型，演最大初為2噴44致字節(jié)戀。免4、圾Pr輔of動ib考us汪-D叫P的啦通信本協(xié)議咸懼Pr垂of艱ib淺us嚼現(xiàn)場惡總線戴采用賤了O障SI滾模型摧的物臘理層位、數(shù)捆據(jù)鏈拖路層鄰，如度圖1旗所示本。其幟傳輸島速率覽為9勞.6捕kb朗ps虧~1芬2M便bp毒s，嫩最大高傳輸爐距離頭在1崗2M打bp鑰s時啄為虧10研0m伶，在獅1.并5M嶼bp批s時輪為奶40杏0m交，可嶼用中滿繼器密延長興至膠10逮km隔。其箏傳輸搬介質(zhì)列既可河以是欄雙絞裕線，復(fù)也可談以是戶光纜孕，最伯多可旗掛接便12寄7個豎站點會。采Pr謠of崇ib捧us偷-D楚P物邪理層體與I下SO粉/O獄SI橡參考貝模型癢的第秒一層這相同贏，采適用E全IA掛-R咬S4迷85講協(xié)議同，根靜據(jù)數(shù)球據(jù)傳避輸速蔥率的揮不同杜，可櫻選用浩雙絞威線和稀光纖險兩種芽傳輸酒介質(zhì)轎。芒Pr竭of盯ib求us彈-D廉P數(shù)咸據(jù)鏈炎路層僻協(xié)議渡媒體提訪問描控制鑒(M膚AL從)部汽分采暮用受殺控訪籌問的叉令牌侮總線投(T脖ok隸en順B晚us家)和鐘主從慌方式導(dǎo)。令討牌總姓線與擦局域盾網(wǎng)I深EE秒E8渣02腳4協(xié)尤議一詞致，液令牌銹在總雞線上農(nóng)的各揪主站構(gòu)間傳籍遞，茄持有訊令牌希的主丑站獲偽得總箱線控驕制權(quán)商，該盟主站妹依照滅關(guān)系稼表與惠從站論或與弄其它技主站免進行區(qū)通信恨。主刃從方霧式的償數(shù)據(jù)舌鏈路姥協(xié)議餐與局英域網(wǎng)隔標(biāo)準(zhǔn)莫不同兩，它令符合舌HD貸LC柿中的香非平摸衡正械常響勿應(yīng)模鴉式(而NR潛M)寸。該例模式殘的工益作特朋點是雪：總呢線上吐一個幸主站爪控制單著多轟個從谷站，遇主站牲與每汗一個賭從站規(guī)建立送一條君邏輯鮮鏈路耗；主司站發(fā)臥出命平令，研從站窄給出吊響應(yīng)板；從測站可利以連陪續(xù)發(fā)僑送多鋒個幀箏，直鳴到無福信息蝶發(fā)送督、達儉到發(fā)臟送數(shù)惹量或當(dāng)被主妻站停貫止為蘆止。鎮(zhèn)數(shù)據(jù)扣鏈路唐中幀宅的傳芬輸過附程分貞為三脈個階聯(lián)段：儲數(shù)據(jù)癢鏈路佳建立峰、幀兵傳輸婦和鏈鞭路釋顆放。豎正常兔響應(yīng)慌模式挽主站芬與從遭站之壓間傳佩輸幀屯的格健式如祥圖2鋒所示啦。駱F為征幀標(biāo)蛋志字咸段(侍8位喘)。堆A為瓶從站鉛地址商字段猶?？馗沃谱謩⒍蜟招表示做幀類愉型、構(gòu)編號陶、命抄令和擇控制載信息送，它橡將H并DL叛C幀級分為曲三種珍類型屢：信帖息幀召、監(jiān)壞控幀割和無雖編號爭幀。纏其中樓信息遍幀用弟于應(yīng)顯用數(shù)買據(jù)的穗傳輸如并捎等帶應(yīng)謝答；迅監(jiān)控蠻幀用槍于監(jiān)妹視鏈真路上奶的正爬常操袍作，物對鏈捷路狀商態(tài)作沃出各健種響際應(yīng)(燙如認飲可幀毀、請皺求重短傳或屋暫停對等)面；無上編號諸幀(嚇不含詳信息巷字段文)用錘于傳桶輸各別種無伴編號殲命令鏈和響童應(yīng)，禁例如肅建立抵鏈路蟻工作肌模式請、釋披放鏈阻路及賤報告割特殊火情況灶等。究信息杰字段味由P滔KW連+P厚ZD鳳的應(yīng)燭用數(shù)元據(jù)構(gòu)著成，隱PK惕W用允于讀間寫參仍數(shù)值蹲，如陵寫入殺控制恐字或事讀出障狀態(tài)頓字等瓣，一膠般為廚4B鄙長，狂而P暈ZD款用于鋼存放梢控制屆器的糧具體嘩控制痕值、印設(shè)置跳站點季或狀詢態(tài)字富的參荷數(shù)，銅一般屈為2蒜~1文0B司長，虎如P括ZD徹的第瓜二個紫字節(jié)產(chǎn)可設(shè)位為0蕉#~搭7#支設(shè)備駝的起杜停控腸制位寬。F陳CS狼是幀岸校驗挖字段祝，它程對整蒸個幀治的內(nèi)脖容進驅(qū)行循生環(huán)冗耍余碼輪(C寒RC宋)校陵驗。健HD駕LC想幀最引長可測達2換4B李。湖Pr廁of窯ib婦us窯-D依P并演未采載用I局SO嫂/O講SI藝的應(yīng)待用層秤，而體是自歇行設(shè)襯置一陶用戶蒙層。寬該層諒定義射了D許P的臂功能章、規(guī)悼范與徹擴展南要求總等。羽毫綜上踏所述嬸可知竊，銳Pr芹of旗ib跪us租-D鴨P的怒實時夸性遠脖高于蘭其它速局域泊網(wǎng)，頸因而蛙特別牧適用僻于工捐業(yè)現(xiàn)孤場。末洋二、壤井下躲膠帶彎監(jiān)控囑系統(tǒng)滔的硬梨件結(jié)湯構(gòu)顧Pr搭of掘ib憤us促-D勿P被堅應(yīng)用陽于皖才北礦怕務(wù)局臣祁東計煤礦攝井下紡膠帶吵監(jiān)控容系統(tǒng)錦，硬扒件系亮統(tǒng)如禍圖3壇所示量，整原個系撇統(tǒng)由增上位餐機、凝Pr承of嘴ib國us拘-D教P主釘站、極Pr桂of欄ib溪us宣-D倆P從符站及分其現(xiàn)究場設(shè)統(tǒng)備組亦成。脅Pr宇of辮ib竹us虧-D船P總剩線將片所有怒設(shè)備父連接痕起來莊。其卻中，配Pr欣of爆ib搭us溝-D拜P主蠶站、原Pr瘡of呆ib窩us輕-D聽P從肺站均萍采用訓(xùn)SI石MA蛛TI慧CS顛7-焦30俗0的招模塊額系列淘，主鏟站為砌CP蜻U3蔑15纖-2保DP平系列風(fēng)模塊唱，從沃站為楊相應(yīng)罷I/裂O模隙塊。辰跟（1龜）分擱布式遮I/泄O系目統(tǒng)更本系宵統(tǒng)采母用E電T2慎00斧通訊竊模塊而與P恰ro拌fi蘇bu目s-孩DP披相連委接，頑ET頸20利0充朽分利恨用了曠SI備MA融TI市CS鍋7-責(zé)30逐0的動模塊拘系列姻，將甚所有劉的S甘7-騙30聰0I對/O更模塊痛通過澇接口傲模板慌IM達15屑3與境現(xiàn)場姐總線非相連益。I僻/O唯模塊她下的饞執(zhí)行護器和出傳感星器連鮮接到并現(xiàn)場散設(shè)備腎，I碧/O姻模塊階按主舍/從腸模式壇向現(xiàn)還場設(shè)悄備提參供輸防出數(shù)牢據(jù)并叮向C超PU核或上蝦位機連饋送尸輸入爭數(shù)據(jù)挽。I慚/O胡模塊第屬于督DP輩從站俘。紹（2轎）C戲PU申作為獎DP列類型蛋1主繪站，您CP遲U位晶于控搭制中士心，杏本系湖統(tǒng)采運用C笛PU乳31竊5-府2D活P模崇塊化謹中型獎PL茂C，撐它具逮有強商大的爪處理茶能力舊，并諸集成艘了P膨ro恭fi境bu秒s-自DP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