摘 要：簡述了Profibus-DP總線技術和特點。以濟鋼三煉鋼板坯連鑄機Profibus-DP總線結構為例，講解了Profibus-DP在變頻器控制系統中的應用。 關鍵詞：現場總線、Profibus-DP、變頻器 1、概述 Profibus是一種國際化的開放式現場總線標準，即EN50170歐洲標準和IEC61158國際標準的一部分。并且，在2001年12月成為我國的現場總線標準。Profibus由Profibus-FMS（Fieldbus Message Specification），Profibus-PA （Process Automation）和Profibus-DP（Distributive Peripheral）三部分組成。其中，Profibus-DP具有高速傳輸、價格低廉等特點，實現起來比較簡單，主要用于分散設備間的數據高速傳輸。該總線物理層采用RS485傳輸方式，傳輸速率可達9.6kbps至12Mbps。一般用于自動化控制系統和現場設備之間的通信。可以滿足全數字交直流調速系統對于時間快速響應要求。目前80%以上的Profibus應用基于Profibus-DP。 基于Profibus-DP現場總線的控制系統與以前的集散型控制系統（DCS）相比,具有很多優越性，如： （1）采用雙絞線、光纜或無線電方式傳送數字信號，從而大量削減現場儀表與控制室之間一對一連接的導線，節省安裝費用，提高可靠性和抗干擾能力，增強控制精度，信息傳輸速率可達1-12Mb/s，傳輸距離可達數公里。 （2）由于采用了統一的國際標準，不同廠家的產品在硬件、軟件、通信標準、連接方式等方面互相兼容，使系統具有開放性，這對用戶的操作、維修、擴展都是十分有利的。 （3）由于現場設備本身可完成自動控制的基本功能，導致現場總線已構成一種新的全分布式控制系統的體系結構。從根本上改變了現有DCS集中與分散相結合的集散控制系統體系，簡化了系統結構，提高了可靠性。許多控制功能從控制室移至現場儀表，大量過程檢測與控制的信息就地采集、就地處理、就地使用，在新的技術基礎上實施就地控制，使過程控制基本分散到現場，而控制室內的儀表裝置主要完成數據處理、監控、優化控制、協調控制和管理自動化功能。 （4）開放式系統：系統分層分級集成，設計靈活，網絡可采用多種拓撲結構。 2、Profibus-DP的變頻器控制系統結構 現以濟鋼三煉鋼板坯連鑄機自動控制系統為例介紹現場總線的組成。濟鋼三煉鋼板坯連鑄機基礎自動化控制系統配置采用德國SIEMENS 公司的S7系列產品，組成儀控合一的基礎自動化控制級（L1級），用于主PLC與從PLC之間相互通訊，使之現場設備正常運行的媒介——PROFIBUS總線。PROFIBUS總線在板坯連鑄機系統中應用廣泛，在設備運行過程中顯示出了它強大的穩定性能和可靠性。 作為Profibus-DP網的典型配置如圖1所示，PLC（SIMATIC S7-300或S7-400系列）作為一級DP主站，他負責在預定的信息周期內循環與從站交換信息，發送控制信息，讀取從站的狀態等，組態軟件Wincc作為二級DP主站，用于操作與監控。MM440變頻器加上CB通訊板（Profibus通訊模塊）后作為從站，這樣的從站可帶32個。如果使用中繼器，最多可達127個從站。MM 440是MICROMASTER 4系列變頻器中的頂尖機型。有精確的控制性能，適應多種工業應用場合。除了包含有MM 420所具有的安裝簡便和用戶界面友好的優勢外,還具有快速的輸入響應，優化的矢量控制特點。另外由于內置制動單元，使變頻器在制動和減速方面, 具有優良的功能品質。 [align=center] 圖1 Profibus-DP網的總線拓撲結構[/align] 3、通過Profibus-DP數據通訊 在變頻器現場總線控制系統中，Profibus-DP的通訊協議的信息幀分為協議頭、用戶數據和協議尾。用戶數據結構被指定為參數過程數據對象（PPO），有的用戶數據帶有一參數區域和一過程數據區域，而有的用戶數據僅由過程數據組成。變頻傳動概要定義了5種PPO類型，如圖2所示。 [align=center] 圖2 Profibus-DP信息幀中用戶數據的結構[/align] MICROMASTER 4僅支持PPO型1和型3。參數值PKW是變頻器運行時要定義的一些功能碼，如最大頻率、基本頻率、加/減速時間等。過程數據PZD用來傳輸控制字和設定值（主——-變頻器）或狀態字和實際值（變頻器——-主）等輸入/輸出的數據值。 MICROMASTER 4系列變頻器與SIMATIC S7-300通訊，必須完成下列變頻器功能碼的設置：P918（Profibus地址）設定值可以是1-125，P1000（頻率設定值的選擇）=6（CB通訊板），P2041.00（CB參數）=3（PPO3），P2040（CB停止報文時間）>0，P0927（修改參數的途徑）=1（COMMS模板），P700（選擇命令源）=6（Profibus/Fieldbus通訊鏈路的現場總線）。 采用SIMATIC S7-300系列的CPU315-2DP作為DP主站，CPU315-2DP系統本身具有Profibus-DP接口，無需另外的通訊接口單元。在編程軟件STEP7中完成硬件網絡組態，為變頻器分配網絡地址，該地址必須與變頻器CB板中設置的相同，在組織塊OB中選用SFC14"DPRD_DAT"、SFC15"DPWR_DAT"系統功能塊向變頻器的CB模塊接收/發送過程數據，如圖3所示。要注意的是MICROMASTER 4系列變頻器與以前的MICROMASTER 3系列變頻器的控制字是不同的。 [align=center] 圖3 PLC與CB板之間的通訊[/align] 工業組態軟件WinCC提供各種PLC的驅動程序，本文實例要建一個Profibus-DP的二級主站，所以選擇支持S7協議的通訊驅動程序SIMATIC S7 Protocol Suite，在其中的“PROFIBUS”下連接一臺S7-300，設置參數必須與PLC中的設置相同。通過以上步驟，即完成了對整個變頻器控制系統Profibus-DP網的組態與通訊。 結束語： 現場總線技術作為新一代控制系統是分散控制型控制系統的繼承、延伸和進一步發展，更適合于工廠綜合自動化的要求。采用Profibus-DP現場總線的變頻器控制系統，將增強整個系統的可靠性，而且可根據工藝需要進行靈活的功能修改，從而在長期意義上大大的節約了成本。