1  引言
         現(xiàn)場(chǎng)總線是用于現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制系統(tǒng)和控制室之間的一種全分散、全數(shù)字化、智能、雙向久免、互聯(lián)、多變量嘹裂、多點(diǎn)妄壶、多站的通信網(wǎng)絡(luò)。目前寄狼，現(xiàn)場(chǎng)總線種類繁多，還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)氨淌，每種總線都有其獨(dú)特的產(chǎn)生背景和應(yīng)用領(lǐng)域泊愧，影響比較大的有CAN總線、lonworks總線盛正、hart總線删咱、FF總線、rpofibus總線等矢骚。Profibus-dp主要應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)凭坪，它的響應(yīng)時(shí)間從幾百微秒到幾百毫秒，數(shù)據(jù)傳輸速率為9.6 kbps～12mbps县防。在濟(jì)南國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓的電力參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)连谁，考慮到現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)變量較多，位置分散窍蟹，且對(duì)信號(hào)的實(shí)時(shí)性和抗干擾能力都要求較高醋皂，一般的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)很難滿足系統(tǒng)要求，因此在系統(tǒng)的監(jiān)控層選用profibus-dp通信網(wǎng)絡(luò)完成系統(tǒng)的主控設(shè)備s7-300 PLC與分布的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信工作舟到。在s7-300 plc與帶通訊卡的上位機(jī)之間采用了mpi通信方式辖芍。

2  系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
      根據(jù)在工業(yè)控制實(shí)際需要及其經(jīng)費(fèi)情況，系統(tǒng)的硬件組成通常有以下幾種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案章理。
      (1)以plc或控制器作為一類主站所硅，不設(shè)監(jiān)控站嘴父，但調(diào)試階段配置一臺(tái)編程設(shè)備。該方案的plc或控制器完成通信管理营稼、從站數(shù)據(jù)讀寫企悦、從站遠(yuǎn)程參數(shù)化工作。
       (2)以plc或控制器作為一類主站样刷，監(jiān)控站通過串口與plc一對(duì)一連接仑扑。該結(jié)構(gòu)方案的監(jiān)控站不在profibus總線網(wǎng)絡(luò)上，不是二類主站置鼻，不能直接讀取從站數(shù)據(jù)合完成遠(yuǎn)程參數(shù)化工作镇饮。監(jiān)控站所需的數(shù)據(jù)只能在plc控制器中讀取。

3  硬件組成
        在開發(fā)設(shè)計(jì)濟(jì)南國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓電力參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的過程中背涉，根據(jù)系統(tǒng)本身性能的要求及其各種方案的優(yōu)劣及其性價(jià)比矮男，我們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案2的基礎(chǔ)上移必，加以改進(jìn)，不再采用監(jiān)控站通過串口與plc一對(duì)一連接毡鉴，而是在監(jiān)控站與plc之間采用通訊速率更高崔泵，更穩(wěn)定的mpi通信方式，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示猪瞬。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為兩層憎瘸，上層為管理層，下沉為數(shù)據(jù)監(jiān)控層陈瘦。兩層之間采用mpi-多點(diǎn)接口訪問方式幌甘。上層管理層主要功能是從plc控制器中讀取從站參數(shù)數(shù)據(jù)，利用力控上位機(jī)組態(tài)軟件痊项，設(shè)計(jì)友好的人機(jī)界面锅风，連接讀取的數(shù)據(jù)變量來完成對(duì)從站的監(jiān)控工作。另外在管理層中鞍泉，可以生成各種需要的數(shù)據(jù)報(bào)表皱埠、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析等工作。下層監(jiān)控層在本實(shí)例系統(tǒng)中由兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的s7-300plc控制系統(tǒng)咖驮，每個(gè)控制系統(tǒng)由一個(gè)cpu314模塊番搅，cpu314上連接了四個(gè)通信模塊cp342-5，以及在每個(gè)cp342-5模塊上連接的36個(gè)智能從站儀表構(gòu)成市口，數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)采用profibus網(wǎng)絡(luò)通信方式气弥，在圖1中給出了簡(jiǎn)單的分布結(jié)構(gòu)，監(jiān)控層主要完成與分布在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)從站之間的數(shù)據(jù)通信蔼紫，讀取各個(gè)從站儀表的數(shù)據(jù)參數(shù)，存放在plc控制器的數(shù)據(jù)區(qū)中兆送，供上位機(jī)讀取訪問恒焕。

圖1  系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

4  軟件設(shè)計(jì)
         profibus網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)連接采用lan(local area networks)插頭。lan插頭分為兩種：一種不可以直接連接編程設(shè)備棺距；另一種可以隨時(shí)連接編程設(shè)備余二，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。在總線終端的lan插頭處將終端電阻開關(guān)撥到on的位置榴蜻，以減小網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸干擾秕肌。
        在網(wǎng)絡(luò)連接好之后，我們使用step7對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組態(tài)瞎喉。組態(tài)包括從站的硬件配置和網(wǎng)絡(luò)設(shè)置兩部分好唯。在從站配置中，采用濟(jì)南萊恩達(dá)網(wǎng)絡(luò)儀表科技有限公司提供的具有profibus總線接口的pmm2000/pmm2100系列數(shù)字式微型多功能電力監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)儀表作為智能從站燥翅，來監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的電流骑篙、電壓蜕提、功率等各種電力參數(shù)，組態(tài)時(shí)需要設(shè)置它的網(wǎng)絡(luò)地址靶端，通訊速率以及輸入輸出參數(shù)長(zhǎng)度等谎势；網(wǎng)絡(luò)設(shè)置時(shí)，需要設(shè)置相應(yīng)通信模塊cp342-5作為通信主站杨名，同時(shí)設(shè)定它的profibus地址脏榆，通訊速率及mpi地址等參數(shù)。組態(tài)完畢后台谍，編譯無誤须喂，下載到plc控制器中去，即完成整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)控層的硬件組態(tài)開發(fā)設(shè)計(jì)典唇。硬件組態(tài)配置如圖2所示镊折。

圖2  系統(tǒng)硬件組態(tài)配置圖

4.1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
        開始設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件程序時(shí)，首先新建一個(gè)的項(xiàng)目(例adc)贾焊，step7會(huì)自動(dòng)建立s7程序的目錄結(jié)構(gòu)马前，并建立一個(gè)空的ob1，用來編寫系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用的主程序占赤，如圖3所示居截。

圖3  新建項(xiàng)目示意圖

        編寫ob1時(shí)，雙擊打開ob1系統(tǒng)塊嫩玻，首先選擇合適的編程語言六呼，比如梯形圖語言，根據(jù)工作任務(wù)要求調(diào)用系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)功能塊尘腕，來完成從站的軟件編程設(shè)計(jì)刨税，如通過系統(tǒng)功能塊可以完成分布從站儀表數(shù)據(jù)的接收及從站儀表是否在線工作診斷等。在主程序中摸马，接收或發(fā)送數(shù)據(jù)使用db塊筏所。db塊是用來存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊，在db塊使用之前五逢，需要定義它的存儲(chǔ)類型蜀悯，大小等參數(shù)。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)竹观，如果想在線監(jiān)控db存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)镐捧，則可以建立一個(gè)數(shù)據(jù)變量表vat(如圖3中的vat_1)，并在vat中添加需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)變量地址臭增，程序在線運(yùn)行時(shí)懂酱，即可觀察到存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，這樣整個(gè)監(jiān)控層的就設(shè)計(jì)完畢，編譯無誤玩焰，即可與系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)分別下載到plc控制器中正常工作由驹。
4.2 人機(jī)界面(hmi)的開發(fā)設(shè)計(jì)
        人機(jī)界面(hmi, human machine interface)的開發(fā)采用力控組態(tài)軟件來完成。在設(shè)計(jì)過程中昔园，首先需要開發(fā)專門的儀表驅(qū)動(dòng)程序蔓榄，并將其添加到力控組態(tài)軟件的i/o驅(qū)動(dòng)列表中。進(jìn)行組態(tài)時(shí)默刚，建立一個(gè)新的i/o設(shè)備連接甥郑，并設(shè)定好plc的屬性，然后在力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)連接組態(tài)荤西。在profibus網(wǎng)絡(luò)通信中澜搅，各從站的參數(shù)信息已傳輸?shù)街髡局校手恍杞⑵鹆亟M態(tài)環(huán)境中的各個(gè)點(diǎn)參數(shù)與plc數(shù)據(jù)塊中參數(shù)變量的對(duì)應(yīng)連接饲肪，力控軟件便可間接讀取各個(gè)從站的參數(shù)信息屋犯，從而使組態(tài)畫面完成對(duì)各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)從站設(shè)備的監(jiān)控。力控軟件還提供了遠(yuǎn)程訪問功能塔苦，使用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程查看系統(tǒng)中各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的參數(shù)數(shù)據(jù)滑期。

5  結(jié)束語
        濟(jì)南國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓電力參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)投入運(yùn)行，實(shí)踐證明医窖，該系統(tǒng)采用profibus網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)分布式監(jiān)控账阳，網(wǎng)絡(luò)速度快、可靠性高蔽树、具有良好的可擴(kuò)展性狡氏、抗干擾能力強(qiáng)、同時(shí)節(jié)約了安裝碗挟、調(diào)試和設(shè)備維護(hù)的費(fèi)用伍毙，提高了系統(tǒng)功能和管理水平。

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