Profibus現場總線控制系統從站組態軟體的研究與開發

2020-11-22 電子產品世界

　　現場總線技術使得自動化和信息化更緊密地相結合，是近年來工業控制技術發展的趨勢。ProfibuS 現場總線是 IEC61158 國際現場總線技術標準之一，是電站現場總線控制系統的主要組成部分。針對 Profi - bus 現場總線設備從簡單到具有完成預處理任務的智能功能裝置的不同類型，Profibus 國際組織(PI)制定了電子設備數據(GSD)文件規範，使得對這些設備(稱為從站)的描述具有了統一的形式，奠定了各製造商產品互操的基礎。從1997年 Profibus現場總線產品進入我國後，至今國內仍缺乏自主智慧財產權的組態軟體。對此，本文從研究Profibus現場總線協議和GSD文件規範入手，結合DP通信主站及典型從站的特點，研發了組態工具軟體。該軟體可自動從GSD文件中獲取從站信息，使用戶能輕鬆便捷地組態從站。此外，該軟體還能夠對主站、從站的通信參數進行設置和下裝，實現主一從站的循環數據通信，從而獲得從站各個通道的實時數據及其實時狀態診斷信息等。

一、DP主站向DP從站下裝參數

　　在Profibus控制系統中定義了Class1和Class2兩類主站。Class1主站控制若干個從站(現場設備),如DCS或PLC控制器。Class2主站管理Class1主站的組態數據(參數集)和診斷數據，並且具有Class1主站的所有通信能力，如具有組態功能的上位機、編程器等。從站初始化過程中的一個主要環節是給運行參數賦值，這些參數在網絡和設備初始化時，通過組態軟體下裝到 Class1主站，再由Class1主站下裝到從站，並指定從站的工作狀態。同時，從站也能從此過程中得知其所屬的主站(對於多主站 Profibus現場總線控制系統是不可缺少的環節)。

　　運行參數中包括2種類型的數據：(1)Profibus-DP規約中的標準參數，主要是與雙方通信相關的參數; (2)與該從站本身相關的參數，其包括了每種模塊信息、在現場總線上的分組標識及生產廠商指定的附加信息等。

　　1.1 GSD文件

　　為了統一對從站的描述定義，使主站能夠快速、簡單且可靠安全地獲得從站的特性、參數等，PI組織制定了GSD文件，由從站製造商按照統一格式建立一個電子文檔，以文本形式記錄從站的各種屬性，作為從站設備的一個電子版說明書。GSD文件一般可分為總規範、與主站有關的規範及與從站有關的規範3個部分。總規範包括了製造商和設備的名稱、硬體和軟體版本、數據傳輸速率、監視時間間隔、總線插頭指定信號等;與主站有關的規範包括適用於主站的各項參數，如允許從站配置個數、上傳/下載能力等;與從站有關的規範包括了與從站有關的規範，如輸人輸出通道數、類型、診斷數據及是否支持數據傳輸速率自適應、最大模塊個數、最大輸入長度等。

　　1.2 DP從站參數信息

　　Profibus-DP 規約中的標準參數主要是主站和從站通信過程中與時間相關的參數，用於建立正確的通信過程。

　　(1) 從站的工作狀態，佔一個字節，具體分配見表1。

　　(2) 確定看門狗 Watchdog 值計算時的因數。

　　(3) 從站的最快反應時間minTsdr。

　　(4) 從站標識號。

　　(5) 組標識，在全系統內標識一個組。

　　(6) 用戶指定的參數。所有運行參數應由組態工具軟體從GSD文件中讀出，並且主站在初始化系統時，由主站使用設置參數(Set-Prm)幀向從站傳送。


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