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1 Profibus现场总线技术
现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互连的通信网络,是现场通信网络与控制系统的集成,而总线仪表是伴随现场总线出现的新型自动化仪表,是自动化仪表的最新进展。
现场总线控制系统FCS(Fieldbus Control System)就是将挂接在总线上作为网络节点的智能设备连接为网络系统,并进一步构成自动化系统,实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及管控一体化的综合自动化功能。在技术上具有系统的开放性、互可操作性、互用性、对现场环境的适应性和系统结构的高度分散性等特点。
Profibus是Process Fieldbus 的简称，它是德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN57170的现场总线标准，是一种不依赖厂家的开放式现场总线标准，采用Profibus的标准后，不同厂商所生产的设备不需要对其接口进行特别调整就可通信。Profibus现场总线为多主从结构，可方便地构成集中式、集散式和分布式控制系统。针对不同的应用场合，它分为Profibus-DP(Decentralized Periphery)、Profibus-FMS(Fieldbus
MessabeSpecification)、和Profibus-PA(Process Automation)三个系列。
2 Profibus现场总线控制系统构成
我公司FCS为混和型控制系统，其信号有：模拟量信号、开关量信号、现场总线Profibus-DP、Profibus-PA信号四种信号类型。控制系统根据组成结构分为三层：第一层为现场总线设备层、第二层为现场控制层、第三层为中央监控层，三层有机地融合为一体，确保通信畅通和系统的安全可靠运行，其硬件配置如图1。
2.1 第一层为现场总线设备层
2.1.1 Profibus-PA总线信号：由Profibus-PA智能温度变送器、压力、差压变送器、VEGA雷达料位计、BMH流量阀等现场总线仪表组成。
2.1.2 Profibus-DP信号：由ABB气体分析仪、BERNARD电动执行器、SCHENCK喂煤科里奥利秤、配料申克秤、SIEMENS变频器等现场总线设备组成。
2.1.3 模拟量信号：冲板流量计、开关料位计、电流、电压、频率等4~20mA或1～5V的模拟仪表等组成。
2.1.4 DI、DO开关信号：电动机的运行、备妥和启动等开关量组成。
2.1.5 第一层其系统硬件具体I/O点数配置见表1。
2.2 第二层为现场控制层
根据我公司工艺流程设置窑尾、窑头、煤磨和3台水泥磨系统6个现场控制站(AC800F)，进行数据的采集和分析处理。
现场控制站采用AC800F现场总线控制器，AC800F现场控制器的以太网模件EI作为DigiNet
S系统总线(Ethernet)通信，通信协议符合IEEE
802.3以太网标准，通信速率100/10Mb/s，用于过程级与操作级通信，通信介质为光纤或同轴电缆，它由CPU模件、电源模件、电池模件、以太网模件、Profibus-DPV1模件。可完成过程参数、机电设备状态参数的采集与处理、顺序逻辑控制、生产过程控制、参数信息与模件信息的发送，同时对现场总线控制器内部设备进行实时诊断。
2.3 第三层为中央监控层
在中央控制室配置了4台操作员站(D-OS)和一台工程师站(D-ES)组成中央监控系统。操作员站分别为窑系统、煤粉制备系统、4号、5号、6号水泥磨系统。现场层将来至生产一线的信息送至控制室置入实时数据库，进行控制和计算、动态显示、报警及历史显示。
每个操作员站均可根据工艺流程的需要对不同的子系统进行监视与控制操作，每个操作员站均配置了系统总貌图、工艺流程图、电气联锁控制图。每个操作员站之间可实现互为备用。
工程师站用来开发、编制、在线修改过程控制站和操作员站的应用软件，依据操作的安排，通过软件方面方便实行分区操作、监视、报警管理、档案管理及权限限制控制等。
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现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互连的通信网络,是现场通信网络与控制系统的集成,而总线仪表是伴随现场总线出现的新型自动化仪表,是自动化仪表的最新进展。
现场总线控制系统FCS(Fieldbus Control System)就是将挂接在总线上作为网络节点的智能设备连接为网络系统,并进一步构成自动化系统,实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及管控一体化的综合自动化功能。在技术上具有系统的开放性、互可操作性、互用性、对现场环境的适应性和系统结构的高度分散性等特点。
Profibus是Process Fieldbus 的简称，它是德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN57170的现场总线标准，是一种不依赖厂家的开放式现场总线标准，采用Profibus的标准后，不同厂商所生产的设备不需要对其接口进行特别调整就可通信。Profibus现场总线为多主从结构，可方便地构成集中式、集散式和分布式控制系统。针对不同的应用场合，它分为Profibus-DP(Decentralized Periphery)、Profibus-FMS(Fieldbus
MessabeSpecification)、和Profibus-PA(Process Automation)三个系列。
2 Profibus现场总线控制系统构成
我公司FCS为混和型控制系统，其信号有：模拟量信号、开关量信号、现场总线Profibus-DP、Profibus-PA信号四种信号类型。控制系统根据组成结构分为三层：第一层为现场总线设备层、第二层为现场控制层、第三层为中央监控层，三层有机地融合为一体，确保通信畅通和系统的安全可靠运行，其硬件配置如图1。
2.1 第一层为现场总线设备层
2.1.1 Profibus-PA总线信号：由Profibus-PA智能温度变送器、压力、差压变送器、VEGA雷达料位计、BMH流量阀等现场总线仪表组成。
2.1.2 Profibus-DP信号：由ABB气体分析仪、BERNARD电动执行器、SCHENCK喂煤科里奥利秤、配料申克秤、SIEMENS变频器等现场总线设备组成。
2.1.3 模拟量信号：冲板流量计、开关料位计、电流、电压、频率等4~20mA或1～5V的模拟仪表等组成。
2.1.4 DI、DO开关信号：电动机的运行、备妥和启动等开关量组成。
2.1.5 第一层其系统硬件具体I/O点数配置见表1。
2.2 第二层为现场控制层
根据我公司工艺流程设置窑尾、窑头、煤磨和3台水泥磨系统6个现场控制站(AC800F)，进行数据的采集和分析处理。
现场控制站采用AC800F现场总线控制器，AC800F现场控制器的以太网模件EI作为DigiNet
S系统总线(Ethernet)通信，通信协议符合IEEE
802.3以太网标准，通信速率100/10Mb/s，用于过程级与操作级通信，通信介质为光纤或同轴电缆，它由CPU模件、电源模件、电池模件、以太网模件、Profibus-DPV1模件。可完成过程参数、机电设备状态参数的采集与处理、顺序逻辑控制、生产过程控制、参数信息与模件信息的发送，同时对现场总线控制器内部设备进行实时诊断。
2.3 第三层为中央监控层
在中央控制室配置了4台操作员站(D-OS)和一台工程师站(D-ES)组成中央监控系统。操作员站分别为窑系统、煤粉制备系统、4号、5号、6号水泥磨系统。现场层将来至生产一线的信息送至控制室置入实时数据库，进行控制和计算、动态显示、报警及历史显示。
每个操作员站均可根据工艺流程的需要对不同的子系统进行监视与控制操作，每个操作员站均配置了系统总貌图、工艺流程图、电气联锁控制图。每个操作员站之间可实现互为备用。
工程师站用来开发、编制、在线修改过程控制站和操作员站的应用软件，依据操作的安排，通过软件方面方便实行分区操作、监视、报警管理、档案管理及权限限制控制等。