摘要：随着我国经济的发展和工业化水平的不断提高，冶金自动化系统也渐渐开始发展起来，并在我国冶金工业中占有十分重要的地位。冶金工业属于基础工业之一，需要大量的人力物力以及财力投入，历史悠久，将当前计算机技术引入到冶金工业中，建立冶金自动化系统，对于提高冶金工业工作效率，保证企业经济效益具有关键意义。本文主要分析profibus现场总线在冶金自动化系统中的作用，并介绍profibus的相关概念，希望能够给相关冶金工业提供一定的参考。
关键词：profibus现场总线；冶金自动化；应用
1 profibus现场总线简介
现场总线是安装在生产过程区域的现场设备、仪表与控制室内的自动控制装置、系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，“生产过程”包括断续生产过程和连续生产过程两类。
FF基金会现场总线、CAN总线、LonWorks总线、Profibus总线、HART总线是当前流行的几类现场总线。与其它现场总线系统相比，PROFIBUS现场总线的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证，并经实际应用验证具有普遍性。目前已应用的领域包括加工制造、过程控制和楼宇自动化等。市场调查确认，在德国和欧洲市场中PROFIBUS占开放性工业现场总线系统的市场份额超过40%。PROFIBUS现场总线有国际著名自动化技术装备的生产厂商支持，它们都具有各自的技术优势并能提供广泛的优质新产品和技术服务。
PROFIBUS现场总线是符合德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50179的现场总线，包括 PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA三部分。它也只采用了OSI模型的物理层、数据链路层、应用层。PROFIBUS现场总线支持主从方式、纯主方式、多主多从通信方式。主站对总线具有控制权，主站间通过传递令牌来传递对总线的控制权。取得控制权的主站，可向从站发送、获取信息。PROFIBUS-DP用于分散外设间的高速数据传输，适合于加工自动化领域。在管加工搬迁改造工程热处理线回火炉区域，辅机基础自动化系统中应用的是Profibus现场总线。
2 Profibus现场总线结构
2.1 profibus总线结构
PROFIBUS-PA总线系统分为树形结构、总线结构、复合结构三种，其实际使用时应根据现场仪表设备的分布情况合理选择。
2.1.1 树形结构
树形结构是用两芯电缆代替多芯电缆，通过现场分配器连接到各现场仪表设备，分配器的功能类似数据循环采集器。这种结构较适合现场仪表特别集中的场合。
2.1.2 总线结构
总线结构是提供了与220V照明设备类似的供电、通讯连接形式，现场总线电缆可通过所连接的现场仪表组成回路，除主干线外的分支线也可连接多个现场设备。这种结构适合现场仪表较为分散的场合。
2.1.3 复合结构
复合结构是树形结构和总线结构的复合，其优点是优化使用现场总线的长度，减少总线的用量。这种结构较适合某种结构占主导地位，另一种结构仪表设备较少的场合。
2.1.4 硬件系统配置
例如在转炉项目中，仪表分散在现场各平台，在各平台又相对集中，因此我们采用的复合结构。柜内配置OLM，把PROFIBUS总线转换为光纤。现场设置OLM，把光纤转换为PROFIBUS总线。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中各设备的选型是非防爆区PROFIBUS-PA总线系统由链接器Link（SIEMENS 6ES7 157-0AA81-0XA0）、藕合器Coupler（SIEMENS 6ES7 157-0AC80-0XA0）、总线电缆（SIEMENS 6 XV1 830-5FH10）、三通Tap头（SIEMENS 6GK1 905-0AA00）、终端电阻（SIEMENS 6GK1 905-0AE00）、背板插块（SIEMENS 6ES7 390-0AA00-0AA0）等组成。防爆区PROF IBUS-PA总线系统的设备构成与非防爆区的设备构成一样，只是藕合器Coupler（SIEMENS 6ES7157-0AD81-0XA0）、终端电阻（SIEMENS 6GK1 905-0AD00）的型号不同。另外，在非防爆区一个链接器Link可最多配2个藕合器；在防爆区一个链接器Link可最多配5个藕合器。
2.2 profibus现场总线控制系统的构成
2.2.1现场总线设备
现场总线设备主要包括控制器和智能现场仪表，有单独供电和总线供电的现场设备，担负组态运算、信号变换以及系统控制的功能。
2.2.2现场总线线路
现场总线线路包括一种阻抗匹配元件过程的终端器，其连接在总线的末端位置，可以利用反射波原理使得信号变形程度最低，从而降低信号的衰减程度。在现场总线线路中，要求每个总线线路不能安装超过两个终端器。输送的介质电缆为双绞线，线路主要用于连接用于扩展网络的中继器以及现场总线网卡，保障信号传输的效率和速度。
3 profibus现场总线在冶金自动化系统中的应用
3.1冶金自动化系统构成
应用profibus现场总线来构建冶金自动化系统，可以将冶金工程分成三部分的网络系统，包括工厂管理层、车间控制层以及设备控制层。Profibus-pa以及profibus-dp模块在现场总线中的作用主要是进行现场设备的监控，监控开关设备、传动设备、驱动器以及传感器等的运行情况。车间控制层主要依赖于profibus-fms来完成，体现的是整个控制系统的智能化，完成控制系统的人机对话。
3.2冶金自动化系统的工作原理
在冶金工业企业的正常生产过程中，profibus现场总线系统的应用应该以生产目的为指导，按照全体设备特点和设备的使用效果进行控制。Profibus现场总线对设备控制层的运作实时调控，车间监控层处理物理层返还的相关参数，并把相应的数据传输给设备控制层，停止现场设备的运作。Profibus现场总线的结构线实现信息的处理和优化，由于物理层在信息发送的过程中上接数据链路层、下连媒介，具有较强的信息传输能力，而且可以在系统内部对整个数据链路层的信息进行调节和编码，生成物理信号的驱动媒介。物理层可以在信息接收期间对来自媒体的信号进行有效的解码和解调，然后将处理过后的数据传递给数据链路层，在该层执行总线通信守则，从而能够及时发现数据传输过程中的相关问题，并进行有效的调度。最后应用层处理传达过来的信息，使用软件分析系统处理数据，了解数据所蕴含的信息，及时施加处理方案保证整个工作系统的稳定性。
结语：综上所述，profibus现场总线控制系统在冶金工业自动化系统中的应用，能够很好的实现对整个生产环节的监控，有利于及时发现系统中的问题，极大地提高了冶金工业的生产效率。profibus作为一种专业的计算机网络系统，其在自动化系统中的应用不仅能够扩大系统兼容量，而且对系统运行的稳定性和可靠性有很大帮助，保证了冶金企业的经济效率，促进我国冶金企业的改革升级。
参考文献：
[1] 王晓红，徐立芳，李琳.基于 PROFIBUS-DP 现场总线监控系统的设计与实现[J].实验室科学，2010，（01）.
[2] 吴坪.Profibus 现场总线在 S7-PLC 与西门子变频器通信中的应用[A].全国冶金自动化信息网 2009 年会论文集[C]，2009.
论文作者:王俊霞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/23
标签：总线论文; 现场总线论文; 结构论文; 设备论文; 系统论文; 现场论文; 冶金工业论文; 《基层建设》2018年第14期论文;