FOXBORO DCS系統(tǒng)與西門子總線通訊的實際應(yīng)用

王勇

摘 要：本文主要闡述了文山氧化鋁溶出系統(tǒng)隔膜泵監(jiān)控信號利用FOXBORO的DCS系統(tǒng)與西門子PLC（S7-300）總線模塊通訊的方案，結(jié)合通訊產(chǎn)品的優(yōu)點詳細講述了方案具體實施和配置的過程。

關(guān)鍵詞：文山氧化鋁；FOXBORO；西門子；ProfiBus

1 概述

文山氧化鋁溶出隔膜泵系統(tǒng)根據(jù)業(yè)主需要在每隔膜泵系統(tǒng)的監(jiān)控內(nèi)容包括隔膜泵的給排油信號、壓縮空氣壓力信號、推進液壓力及變頻器運行狀態(tài)等進行監(jiān)控信號都上FOXBORO的DCS監(jiān)控系統(tǒng)，用戶通過其相關(guān)參數(shù)的變化判斷隔膜泵運行是否運行正常，是否需要進行維護。但新增測點原設(shè)計未進入DCS，隔膜泵現(xiàn)場配備一個PLC控制箱控制箱上裝有一個觸摸屏，操作人員只有通過現(xiàn)場單獨監(jiān)控不便DCS的集中控制。

由于不能遠程監(jiān)控，業(yè)主無法方便的對現(xiàn)場情況進行了解，在DCS自動控制程序中也無法實現(xiàn)相應(yīng)的隔膜泵保護，因此經(jīng)過協(xié)商共同提出了在原有西門子總PLC系統(tǒng)中增加ProfiBus-DP通訊模塊。FOXBORO DCS系統(tǒng)通過ProfiBus-DP進行通訊的方案，這兩種第三方設(shè)備的通訊全國尚屬首次，因此在接線、配置、通訊、取信號中存在許多的問題，本文將對整個通訊的全過程做詳細介紹，為將來可能進行的廣泛應(yīng)用提供參考。

2 PROFIBUS-DP通訊

作為眾多現(xiàn)場總線家族的成員之一，ProfiBus是在歐洲工業(yè)界得到最廣泛應(yīng)用的一個現(xiàn)場總線標準，也是目前國際上通用的現(xiàn)場總線標準之一。ProfiBus是一種國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準，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)場通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。其開放性可以允許眾多的廠商開發(fā)各自的符合ProfiBus協(xié)議的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可以連接在同一個ProfiBus網(wǎng)絡(luò)上。本文涉及的兩種設(shè)備均采用了這種協(xié)議。

ProfiBus-DP傳送速度可在 9.6kbaud～12Mbaud，最大1000M傳送距離，在總線啟動時，所有總線上的設(shè)備應(yīng)該設(shè)置為相同的速度，傳輸距離若是超過1000M應(yīng)增加中繼器。DP即Decentralized Periphery分散型外圍設(shè)備，它具有高速低成本，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。ProfiBus-DP通訊在鋁行業(yè)中多見于西門子控制器與現(xiàn)場獨立設(shè)備如變頻器、小型控制器之間使用。

3 FOXBORO DCS通訊模塊FBM222的特點

FBM222的主要特點是：可集成ProfiBus-DP/PA從站設(shè)備到DCS控制系統(tǒng)，符合ProfiBus-DP的規(guī)范，最大支持125從站設(shè)備滿244字節(jié)的數(shù)據(jù)傳輸，支持冗余模塊熱插拔，并可以在FBM222和容錯控制處理器之間進行完整的冗余通訊。在設(shè)備增加，更改和去除時，不會影響正在進行的操作，傳輸?shù)闹岛涂刂茐K狀態(tài)，提供一個用戶可選擇的狀態(tài)參數(shù)輸入數(shù)據(jù)以及回讀輸出值數(shù)據(jù)，提供兩個電氣隔離的PROFIBUS通道。

文山氧化鋁全廠DCS系統(tǒng)在有需要進行通訊的工段均配置了FBM222模塊，以實現(xiàn)全廠的通訊統(tǒng)一化和標準化。

4 西門子（s7-300）總線模塊的特點

西門子PROFIBUS總線模塊是一種成熟型產(chǎn)品，具有西門子模塊化特點，方便通訊等特點。

此次選用的西門子總線模塊型號是CP342-5總線通訊模塊，具有適合站點結(jié)構(gòu)，高靈活性，便于項目規(guī)劃，快速安裝，易于掌握，高可靠性，開放并且有前瞻性，與其他系統(tǒng)無縫整和，寬溫工作范圍-25～55℃等特點。

5 通訊接線方式

文山氧化鋁溶出系統(tǒng)共有4臺高于隔膜泵，而且都位于高壓隔膜泵房，每臺隔膜泵有個單獨的PLC控制系統(tǒng)，由于隔膜泵是進口設(shè)備要求不能在原有設(shè)備上做很大的改動，只能在原有的PLC模塊上增加ProfiBus通訊模塊，才能既不改變原程序而且可以通過通訊程序上傳數(shù)據(jù)。只有這樣才能利用其空間占用低，通訊穩(wěn)定，每個測點接線僅在現(xiàn)場即可完成的特別，通過一根ProfiBus通訊線與DCS進行通訊，節(jié)約了大量布線時間并節(jié)省增加新DCS模塊的成本，形成了一套較為合理的通訊方案。

ProfiBus電纜從DCS機柜溶出系統(tǒng)的模塊FBM222接口出發(fā)依次串聯(lián)至現(xiàn)場1#隔膜泵就地控制箱，2#隔膜泵就地控制箱，3#隔膜泵就地控制箱，3#隔膜泵就地控制箱，形成一個完整獨立串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。接線中應(yīng)該注意電纜接頭的制作以及屏蔽線的連接，避免干擾或接觸不良帶來的通訊問題。

6 軟件配置的詳細步驟

以1隔膜泵系統(tǒng)為例，首先在DCS中設(shè)置硬件配置，建立DCS FBM222總站模塊K0235C，站地址為2到5（FBM222模塊為冗余模塊，每個模塊有兩個接口）和4個隔膜泵總線模塊的從站GM1-GM4，站地址為11-14.

主站文件的配置，點擊config-profibusport打開主站配置程序，選擇file-select port1，在對話框中輸入新建立的主站模塊K02CP3_ECB：K0235C，程序?qū)樽詣訖z測，匹配后配置主站的站點為4。

從站的文件配置，首先將相應(yīng)的GSD文件（西門子總線模塊的信息配置文件PXC_00F0.gsd）拷貝到d：/user/fox/sp/files devices點擊config-profibusSlave，進入從站配置程序，選擇總線模塊相應(yīng)的GSD文件si0180d6.GSD，從站配置程序即可識別出相應(yīng)的內(nèi)容，點擊edit-properties-Configuration Data，在此處應(yīng)按實際數(shù)據(jù)類型做相應(yīng)配置，主要根據(jù)從站數(shù)據(jù)大小進行配置。

主從站配置完成后在系統(tǒng)信息中可以查看到新建立的模塊信息，模塊上線后，可以看到K0235C模塊的顏色，白色表示通訊正常，黃色表示有報警，下面連接的從站模塊沒有全部連接完成。

通過模塊K0235C進入到進入到下面的從站信息可以看到，從站設(shè)備的狀態(tài)，GM1顯示白色代表通訊正常，GM4顯示紅色，表示通訊失?。ㄍㄓ嵤∮脙煞N可能，一種是通訊沒有配置好，一種是通訊做好了但現(xiàn)場通訊模塊斷電了）。

在從站信息中查看到主站地址（MASTER ADDRESS）有信息，為0X4，即為正常，如果為0XFF，表示未讀取到任何信息通訊失敗。造成失敗的原因通常為接頭問題或程序配置錯誤。

接線和配置都成功后，現(xiàn)場所有設(shè)備上指示燈應(yīng)該為綠色，信號交換燈閃爍，通訊正常后即可進行模擬量的讀取。

現(xiàn)場西門子PLC也需要進行配置：首先需要進行通信模型硬件狀態(tài)及從站地址的設(shè)置，如下圖：

通信模塊地址配置及通信速率配置（通信速率要求與主站一致）

本系統(tǒng)只需要讀取隔膜泵程序，所以只讀取程序命令（DP_SEND），如果需要寫入程序則需要命令（DP_RECV）

7 結(jié)束語

目前文山氧化鋁溶出系統(tǒng)通訊方案在小改造，簡單布線，節(jié)約成本的前提下順利完成，現(xiàn)場隔膜泵的重要參數(shù)已經(jīng)能夠遠程監(jiān)視，給業(yè)主運行和正常生產(chǎn)提供了重要參考和保障，為其他的類似工段繼續(xù)采用這個方案奠定了基礎(chǔ)。

[參考文獻]

[1]上海Foxboro. FBM222通訊手冊，2007.

[2]上海Foxboro.I/AS系統(tǒng)及應(yīng)用第五版，2006.

[3]西門子CP342-5使用手冊.