1 PROFIBUS-DP 在轧钢厂双边剪控制系统中的应用 魏伟周国荣 (中南大学信息科学与工程学院 湖南 长沙 410083) 摘要:PROFIBUS?DP 最主要的应用就是工业现场级主从站之间周期的数据交换,从而实 现工业控制网络的实时通讯. 针对一个兼有高度实时性和快速性的多机械联动的复杂机组传 动系统,提出了基于 PROFIBUS?DP 的现场总线控制系统.根据系统的实际应用,分析了不 同情况下总线循环周期的变化, 总结了影响控制系统实时性的几个因素, 最后给出了提高 系 统实时性的几个建议. 关键词:PROFIBUS?DP 实时性 总线循环周期 中图分类号:TP393.1,TP272 Application of PROFIBUS?DP in the Double?side Shears Control System in Rolling Mill WEI Wei ZHOU Guo?rong (College of Information Science and Engineering, Central South University, ChangSha, Hunan, 410083) Abstract: The main application of PROFIBUS?DP is the cyclic data exchange between master and slave devices, thus realize the real?time communication in the industrial control system. For a highly real?time, rapid, and multi?machine complicated driving system, a fieldbus control system based on PROFIBUS?DP is proposed. According to practical application, the variation of the bus cycle time under different circumstances is analyzed, some factors that influence the real?time property is summarized, and finally some suggestions on how the real?time property could be improved are given. Key words: PROFIBUS?DP? Real?time property? Bus cycle time 1 引言 随着控制技术的发展,在工业现场应 用中, 实时性越来越被提高到一个首要的位 置. 尤其是在一些工艺复杂的快速系统中控 制器与执行机构之间的实时通信, 是整个控 制系统能够正常、 可靠运行的至关重要的决 定因素.现场总线技术的应运而生,导致了 控制系统和现场设备的巨大变革, 使得实时 性问题得到了解决. 本文以某轧钢厂双边剪 传动系统改造项目为例对此进行了分析. 2 系统工艺要求及作业流程 作者简介:魏伟(1982-) ,女,山西岚县 人,硕士研究生,主要从事计算机测控、工业自动 化等方面的研究. 周国荣(1949-) ,男,湖南人,教授,主要 从事机器人控制、计算机测控、机电控制自动化等 方面的研究. 双边剪机组是轧钢厂的关键设备之一, 整个机组负责对成型后的钢板进行剪切毛 边,使之成为最终成品.按照工艺要求,系 统有三种剪切速度:24 次/分、18 次/分和 12 次/分,三种步长选择:110mm、120mm 以及 130mm.剪切钢板时,需根据板厚和 板长选择不同的剪切步长和剪切速度, 并必 须根据实际检测的钢板位置对板头和板尾 部分的剪切步长进行实时调节. 为了简单地 说明问题, 以常用的剪切速度24次/分为例, 对系统进行分析. 剪切一刀的具体流程如图 1 所示. 图中 为剪切过程中曲轴角度值.以上 ? 所有的工艺都是在曲轴转动一周(360〇 )内 按控制逻辑完成. 剪切速度为每分钟24 次, 即要在 2.5s 内完成上述步骤, 其中送板时间 约为 1s. 钢板的传送是由八台夹送辊共同完 成的,分为入口夹送辊和出口夹送辊两组, 每组的上辊可根据钢板在生产线上的位置 上抬或下压. 每个夹送辊由一台直流电机驱 2 ? ? 99 ? ? ?145 ? ? ? 230 ? ? ? 264 ? 主剪曲轴启动 ? 剪切完标志位为" 1" Yes No ? ? 306 ? 、 送板结束 压板压下 , 碎边完了 碎边刀后退 , 切边完了 主刀离开钢板 压板抬升 送板 上夹送辊压下 曲轴停止 图1剪切钢板的工艺流程 动, 因此需要对八台夹送辊驱动电机进行同 步控制. 其他工艺过程均由原系统中的主控 PLC 控制. 送板过程要在曲轴转动一周内与 其他设备动作严密配合, 就应该满足送板及 时、停止快速,且能够在规定的时间内送板 到位. 因此系统必需要保证各种测控信号和 八台驱动电机的控制信号能够实时被传送. 针对这样一个实时性要求高、 且多个控制对 象分散的系统, 一个有效的解决方案是采用 PROFIBUS?DP 构成现场总线控制系统. 3 PROFIBUS-DP 现场总线技术 PROFIBUS 是德国国家标准 DIN19245 和欧洲标准 EN50170 的现场总线标准,同 时也是现场总线国际标准之一. 是目前欧洲 应用最广泛的开放式现场总线技术, 在欧洲 开放性工业现场总线系统的市场份额超过 40%.PROFIBUS 广泛应用于工业、电力、 能源、交通等自动化领域. 3.1 PROFIBUS?DP 的协议简介[1] PROFIBUS 采用了 OSI 参考模型的物 理层、数据链路层和用户接口.数据链路层 (FDL)包括介质访问控制(MAC)和逻辑链路 控制(LLC).现场总线三层协议中,数据链 路层的 MAC 子层最重要,它直接控制各个 通信节点对通信介质的使用权, 与实时性密 切相关.总线采用两种存取方式,即主站之 间的令牌传递方式和主从方式. PROFIBUS? DP 主要的应用就是主从方式下主从站之间 周期地进行数据交换. 主从方式的工作特点 是,总线上一个主站可以控制多个从站, 主 站与每一个从站建立一条逻辑链路, 主站发 出命令,从站给出响应,从站可连续发送多 个帧,直到无信息发送、达到发送数量或被 主站停止为止.PROFIBUS?DP 支持的两种 服务为 SDN 和SRD.SDN 为不带确认的数 据发送,此服务允许多点广播和广播,数据 的正确接收不需要确认. SRD 为带应答的数 据发送和请求, 按照轮循列表完成周期轮循 与从站交换数据、诊断、参数化及非周期读 /写. 3.2 传输技术 PROFIBUS?DP 采用 RS485 和光纤传输 技术.在电磁干扰严重的情况下采用光纤. 传输速率为 9.6kbps 到12Mbps. 3.3 系统配置 每个 PPROFIBUS?DP 系统可包括 3 种 不同类型的设备. (1)一类 DP 主站(DPM1)是一些中 心站(如PLC、PC) ,按规定的通讯周期与 从站交换信息. (2)二类 DP 主站(DPM2)主要是一 些编程、监控站点,主要用于配置、启动及 运行监控系统. (3)从站是一些直接连接 I/O 信号的 外围设备,如输入、输出、驱动器等. 4 控制系统的实现 4.1 系统硬件实现 系统为主从式结构, 硬件均采用西门子 产品. 1 台CPU 412?2 DP 为一类主站, CPU 带有一个内置 DP 口和一个 MPI 口,可直 接连在 DP 网上.6 台SIMOREG DC Master (6RA70)直流驱动器为 A 类从站,驱动器 与主站的通讯通过 CBP2 通讯板实现.8 台ET200M 分布式 I/O 为B类从站,以IM153 为接口模块实现与 DP 网络的连接,每个 3 ET200M 扩展了 1 个16 位的输入模块和 1 个8位的输出模块, 此类从站的采用可以方 便地解决测控信号分散的问题. 各个从站接 到PROFIBUS 上都需要总线连接器,可以 随时从 PROFIBUS?DP 接口拔出具有环绕总 线电缆的总线连接器, 而不会中断在总线上 传送的数据.网络拓扑结构如图 2 所示. 6组6RA70 6RA70 ET200M IM153 ET200M IM153 6RA70 CBP2 ET200M IM153 6RA70 CBP2 ET200M IM153 PLC 412-2 DP 上位机 Profibus-DP MPI 图2系统硬件配置及网络拓扑结构 4.2 系统实时数据传输的实现 CBP2 通讯板根据PROFIDRIVE 规定的 标准报文与主站交换有用数据. 在变速传动 装置 PROFIDRIVE 中, 周期型 MSCY?C1 通 道的有用数据被定义为参数过程数据对象 (PPO) ,周期型 MSCY?C1 通道也称为标准 通道.一个主站以周期型 MSCY?C1 数据传 送方式存取传动从站.有用数据被划分为 PZD 和PKW 两个区域,分别以各自的报文 进行数据传输. 过程数据区(PZD) ,可以设定控制字 和设定值,或状态信息和实际值.在传动装 置中过程数据一直被传送, 具有最高的优先 级和最短的时隙.参数区(PKW)可以读/ 写驱动器的所有参数. CBP2 中有 5 种PPO, 选择哪种类型的 PPO, 可以根据网络中传动 装置的任务,从主站进行配置[2].用STEP7 的HW Config 对整个系统进行组态配置, 其 中可以设定各个从站的地址、 总线速率等各 种参数.在加入一个驱动器节点后,可以选 择PPO 型,自动生成该从站的参数地址和 过程数据地址.实际应用中采用的是 PPO1 型,其数据格式如图 3 所示,主从站之间执 行的是 SRD 服务. PKW PZD PKE IND PWE PZD1 STW1 ZSW1 PZD2 HSW HIW 第1字第2字第3字第4字第1字第2字PKE:参数标志符 PKW:参数标志符值 PZD:过程数据 IND:标号 PWE:参数值 STW:控制字1 ZSW:状态字1 HSW:主设定值 HIW:主实际值 图3参数过程数据对象(PPO1 型) 在STEP7 中编制程序,按照以上格式 将数据写入 CBP2 双端口 RAM 的参数数据 地址和过程数据地址, 即可进行对驱动电机 的控制.因为 STEP7 中用装载指令访问 I/O 或者输入/输出映象区最多只能读取 4 个连 续的字节, 所以对于过程数据和 ET200M 中 的输入/输出可以直接用装载指令读/写,而对于参数区的数据需要调 用SFC14 和SFC15 . SFC14("DPRD_DAT") 用于读PROFIBUS 从站的数据,SFC15( "DPWR_DAT")用于将数据写入 PROFIBUS 从站. 4.3 总线循环周期 总线循环周期时间[3]包括主站轮循所 有从站进行周期数据交换的时间(TP) 、读 从站诊断信息时间(TD) 、非周期数据交换 时间(TA) 、等待从站最小访问间隔所用时 间之和(TW) 、执行来自数据链路层用户请 求的 FDL 时间(TFDL ) 、网络维护时间 (TGAP) 、总线令牌循环时间(TTK)和出错 重发所用时间(TR) . 图4给出了此系统硬件结构下, 从站 A 选PPO1 型时,从站个数与最小总线循环周 期的对应关系. 其中横坐标前 8 个从站为从 站B、后6个从站为从站 A.可以看出总线 速率越高,总线周期越短:在12Mbit/s 时, 整个系统总线最短循环时间为 2.811ms;在1.5Mbit/s 时, 系统总线循环时间为 8.140ms. 同时可以看出系统中随着从站个数的增加, 总线循环时间也在增大. 4 图4从站个数与总线速率对 总线周期的影响 图中 12Mbit/s 和6Mbit/s 的曲线中,前 面都有一段水平线,最小总线循环时间为 1ms.12Mbit/s 时,直到从站个数为 5 时才 发生转折;6Mbit/s 时,到从站个数为 4 时 发生转折. 这是受到了最小从站访问间隔时 间(TMSI)的影响,TMSI 的取值是由从站的 硬件结构决定的.系统中,从站的 TMSI 为1ms.说明 12Mbit/s 时,有4个从站 B 时总 线上的数据存取时间还不到 1ms. PPO2 PPO1 图5交换数据字节数对总线周期的影响 图5给出了系统中只有从站 A, 且从站 A 分别采用 PPO1 和PPO2 两种类型时,总 线循环周期时间的比较. PPO2 的PZD 数据 区比 PPO1 的PZD 数据区多了 4 个字. 比较 可以得出, 在相同的总线速率且硬件结构相 同配置的情况下,交换的数据越多,总线循 环时间越长. 以上是从站所有字节都被存取的情况, 但实际情况下 PKW 改动的并不频繁,且ET200M 中的所有模块并不全部被访问.所以, 在1.5Mbit/s 时, 总线的循环时间约 5ms; 在12Mbit/s 时,总线循环时间仅为 1ms.在 整个系统从传感器到 PLC 再到驱动器的全 部响应时间中, 现场总线所占的份额为 4%, 可以确实发挥其实时通讯的作用. 5 结论 现场总线控制系统的实时能力是由实 时通信网络(现场总线)保证的[4].在基于 PROFIBUS?DP 的主从控制系统中主站与从 站之间的数据交换是周期地进行的, 满足了 系统实时通信的要求.实验证明实际系统 中, 减少总线循环周期的根本的办法是减轻 每个从站的负载.为提高系统的实时性能, 负载大的系统应适当减小系统中主站点的 数量,合理划分子段.目前该系统已经投产 运行四个多月,运行稳定,剪板状况良好, 实际证明这种基于 PROFIBUS 的现场总线 控制系统能够满足实时性要求较高的工业 系统,具有很好的应用前景. 参考文献 [1] 阳宪惠等.现场总线技术及其应用[M].北京: 清华大学出版社,1999. [2] SIEMENS SIMOVERT MASTERDRIVES 矢量 控制使用大全.西门子电气传动有限公司,2000. [3] S.Vitturi*. On the effects of the acyclic traffic on Profibus DP networks [J]. Elsevier Science on Computer Standards & Interfaces,2004,26:131 -144. [4] 王智,王天然,Ye-qiong SONG 等.工业实时通 信网络 (现场总线) 的基础理论研究与现状[J]. 信息与控制,2002,31(2) :146-163.
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1 PROFIBUS-DP 在轧钢厂双边剪控制系统中的应用 魏伟周国荣 (中南大学信息科学与工程学院 湖南 长沙 410083) 摘要:PROFIBUS?DP 最主要的应用就是工业现场级主从站之间周期的数据交换,从而实 现工业控制网络的实时通讯. 针对一个兼有高度实时性和快速性的多机械联动的复杂机组传 动系统,提出了基于 PROFIBUS?DP 的现场总线控制系统.根据系统的实际应用,分析了不 同情况下总线循环周期的变化, 总结了影响控制系统实时性的几个因素, 最后给出了提高 系 统实时性的几个建议. 关键词:PROFIBUS?DP 实时性 总线循环周期 中图分类号:TP393.1,TP272 Application of PROFIBUS?DP in the Double?side Shears Control System in Rolling Mill WEI Wei ZHOU Guo?rong (College of Information Science and Engineering, Central South University, ChangSha, Hunan, 410083) Abstract: The main application of PROFIBUS?DP is the cyclic data exchange between master and slave devices, thus realize the real?time communication in the industrial control system. For a highly real?time, rapid, and multi?machine complicated driving system, a fieldbus control system based on PROFIBUS?DP is proposed. According to practical application, the variation of the bus cycle time under different circumstances is analyzed, some factors that influence the real?time property is summarized, and finally some suggestions on how the real?time property could be improved are given. Key words: PROFIBUS?DP? Real?time property? Bus cycle time 1 引言 随着控制技术的发展,在工业现场应 用中, 实时性越来越被提高到一个首要的位 置. 尤其是在一些工艺复杂的快速系统中控 制器与执行机构之间的实时通信, 是整个控 制系统能够正常、 可靠运行的至关重要的决 定因素.现场总线技术的应运而生,导致了 控制系统和现场设备的巨大变革, 使得实时 性问题得到了解决. 本文以某轧钢厂双边剪 传动系统改造项目为例对此进行了分析. 2 系统工艺要求及作业流程 作者简介:魏伟(1982-) ,女,山西岚县 人,硕士研究生,主要从事计算机测控、工业自动 化等方面的研究. 周国荣(1949-) ,男,湖南人,教授,主要 从事机器人控制、计算机测控、机电控制自动化等 方面的研究. 双边剪机组是轧钢厂的关键设备之一, 整个机组负责对成型后的钢板进行剪切毛 边,使之成为最终成品.按照工艺要求,系 统有三种剪切速度:24 次/分、18 次/分和 12 次/分,三种步长选择:110mm、120mm 以及 130mm.剪切钢板时,需根据板厚和 板长选择不同的剪切步长和剪切速度, 并必 须根据实际检测的钢板位置对板头和板尾 部分的剪切步长进行实时调节. 为了简单地 说明问题, 以常用的剪切速度24次/分为例, 对系统进行分析. 剪切一刀的具体流程如图 1 所示. 图中 为剪切过程中曲轴角度值.以上 ? 所有的工艺都是在曲轴转动一周(360〇 )内 按控制逻辑完成. 剪切速度为每分钟24 次, 即要在 2.5s 内完成上述步骤, 其中送板时间 约为 1s. 钢板的传送是由八台夹送辊共同完 成的,分为入口夹送辊和出口夹送辊两组, 每组的上辊可根据钢板在生产线上的位置 上抬或下压. 每个夹送辊由一台直流电机驱 2 ? ? 99 ? ? ?145 ? ? ? 230 ? ? ? 264 ? 主剪曲轴启动 ? 剪切完标志位为" 1" Yes No ? ? 306 ? 、 送板结束 压板压下 , 碎边完了 碎边刀后退 , 切边完了 主刀离开钢板 压板抬升 送板 上夹送辊压下 曲轴停止 图1剪切钢板的工艺流程 动, 因此需要对八台夹送辊驱动电机进行同 步控制. 其他工艺过程均由原系统中的主控 PLC 控制. 送板过程要在曲轴转动一周内与 其他设备动作严密配合, 就应该满足送板及 时、停止快速,且能够在规定的时间内送板 到位. 因此系统必需要保证各种测控信号和 八台驱动电机的控制信号能够实时被传送. 针对这样一个实时性要求高、 且多个控制对 象分散的系统, 一个有效的解决方案是采用 PROFIBUS?DP 构成现场总线控制系统. 3 PROFIBUS-DP 现场总线技术 PROFIBUS 是德国国家标准 DIN19245 和欧洲标准 EN50170 的现场总线标准,同 时也是现场总线国际标准之一. 是目前欧洲 应用最广泛的开放式现场总线技术, 在欧洲 开放性工业现场总线系统的市场份额超过 40%.PROFIBUS 广泛应用于工业、电力、 能源、交通等自动化领域. 3.1 PROFIBUS?DP 的协议简介[1] PROFIBUS 采用了 OSI 参考模型的物 理层、数据链路层和用户接口.数据链路层 (FDL)包括介质访问控制(MAC)和逻辑链路 控制(LLC).现场总线三层协议中,数据链 路层的 MAC 子层最重要,它直接控制各个 通信节点对通信介质的使用权, 与实时性密 切相关.总线采用两种存取方式,即主站之 间的令牌传递方式和主从方式. PROFIBUS? DP 主要的应用就是主从方式下主从站之间 周期地进行数据交换. 主从方式的工作特点 是,总线上一个主站可以控制多个从站, 主 站与每一个从站建立一条逻辑链路, 主站发 出命令,从站给出响应,从站可连续发送多 个帧,直到无信息发送、达到发送数量或被 主站停止为止.PROFIBUS?DP 支持的两种 服务为 SDN 和SRD.SDN 为不带确认的数 据发送,此服务允许多点广播和广播,数据 的正确接收不需要确认. SRD 为带应答的数 据发送和请求, 按照轮循列表完成周期轮循 与从站交换数据、诊断、参数化及非周期读 /写. 3.2 传输技术 PROFIBUS?DP 采用 RS485 和光纤传输 技术.在电磁干扰严重的情况下采用光纤. 传输速率为 9.6kbps 到12Mbps. 3.3 系统配置 每个 PPROFIBUS?DP 系统可包括 3 种 不同类型的设备. (1)一类 DP 主站(DPM1)是一些中 心站(如PLC、PC) ,按规定的通讯周期与 从站交换信息. (2)二类 DP 主站(DPM2)主要是一 些编程、监控站点,主要用于配置、启动及 运行监控系统. (3)从站是一些直接连接 I/O 信号的 外围设备,如输入、输出、驱动器等. 4 控制系统的实现 4.1 系统硬件实现 系统为主从式结构, 硬件均采用西门子 产品. 1 台CPU 412?2 DP 为一类主站, CPU 带有一个内置 DP 口和一个 MPI 口,可直 接连在 DP 网上.6 台SIMOREG DC Master (6RA70)直流驱动器为 A 类从站,驱动器 与主站的通讯通过 CBP2 通讯板实现.8 台ET200M 分布式 I/O 为B类从站,以IM153 为接口模块实现与 DP 网络的连接,每个 3 ET200M 扩展了 1 个16 位的输入模块和 1 个8位的输出模块, 此类从站的采用可以方 便地解决测控信号分散的问题. 各个从站接 到PROFIBUS 上都需要总线连接器,可以 随时从 PROFIBUS?DP 接口拔出具有环绕总 线电缆的总线连接器, 而不会中断在总线上 传送的数据.网络拓扑结构如图 2 所示. 6组6RA70 6RA70 ET200M IM153 ET200M IM153 6RA70 CBP2 ET200M IM153 6RA70 CBP2 ET200M IM153 PLC 412-2 DP 上位机 Profibus-DP MPI 图2系统硬件配置及网络拓扑结构 4.2 系统实时数据传输的实现 CBP2 通讯板根据PROFIDRIVE 规定的 标准报文与主站交换有用数据. 在变速传动 装置 PROFIDRIVE 中, 周期型 MSCY?C1 通 道的有用数据被定义为参数过程数据对象 (PPO) ,周期型 MSCY?C1 通道也称为标准 通道.一个主站以周期型 MSCY?C1 数据传 送方式存取传动从站.有用数据被划分为 PZD 和PKW 两个区域,分别以各自的报文 进行数据传输. 过程数据区(PZD) ,可以设定控制字 和设定值,或状态信息和实际值.在传动装 置中过程数据一直被传送, 具有最高的优先 级和最短的时隙.参数区(PKW)可以读/ 写驱动器的所有参数. CBP2 中有 5 种PPO, 选择哪种类型的 PPO, 可以根据网络中传动 装置的任务,从主站进行配置[2].用STEP7 的HW Config 对整个系统进行组态配置, 其 中可以设定各个从站的地址、 总线速率等各 种参数.在加入一个驱动器节点后,可以选 择PPO 型,自动生成该从站的参数地址和 过程数据地址.实际应用中采用的是 PPO1 型,其数据格式如图 3 所示,主从站之间执 行的是 SRD 服务. PKW PZD PKE IND PWE PZD1 STW1 ZSW1 PZD2 HSW HIW 第1字第2字第3字第4字第1字第2字PKE:参数标志符 PKW:参数标志符值 PZD:过程数据 IND:标号 PWE:参数值 STW:控制字1 ZSW:状态字1 HSW:主设定值 HIW:主实际值 图3参数过程数据对象(PPO1 型) 在STEP7 中编制程序,按照以上格式 将数据写入 CBP2 双端口 RAM 的参数数据 地址和过程数据地址, 即可进行对驱动电机 的控制.因为 STEP7 中用装载指令访问 I/O 或者输入/输出映象区最多只能读取 4 个连 续的字节, 所以对于过程数据和 ET200M 中 的输入/输出可以直接用装载指令读/写,而对于参数区的数据需要调 用SFC14 和SFC15 . SFC14("DPRD_DAT") 用于读PROFIBUS 从站的数据,SFC15( "DPWR_DAT")用于将数据写入 PROFIBUS 从站. 4.3 总线循环周期 总线循环周期时间[3]包括主站轮循所 有从站进行周期数据交换的时间(TP) 、读 从站诊断信息时间(TD) 、非周期数据交换 时间(TA) 、等待从站最小访问间隔所用时 间之和(TW) 、执行来自数据链路层用户请 求的 FDL 时间(TFDL ) 、网络维护时间 (TGAP) 、总线令牌循环时间(TTK)和出错 重发所用时间(TR) . 图4给出了此系统硬件结构下, 从站 A 选PPO1 型时,从站个数与最小总线循环周 期的对应关系. 其中横坐标前 8 个从站为从 站B、后6个从站为从站 A.可以看出总线 速率越高,总线周期越短:在12Mbit/s 时, 整个系统总线最短循环时间为 2.811ms;在1.5Mbit/s 时, 系统总线循环时间为 8.140ms. 同时可以看出系统中随着从站个数的增加, 总线循环时间也在增大. 4 图4从站个数与总线速率对 总线周期的影响 图中 12Mbit/s 和6Mbit/s 的曲线中,前 面都有一段水平线,最小总线循环时间为 1ms.12Mbit/s 时,直到从站个数为 5 时才 发生转折;6Mbit/s 时,到从站个数为 4 时 发生转折. 这是受到了最小从站访问间隔时 间(TMSI)的影响,TMSI 的取值是由从站的 硬件结构决定的.系统中,从站的 TMSI 为1ms.说明 12Mbit/s 时,有4个从站 B 时总 线上的数据存取时间还不到 1ms. PPO2 PPO1 图5交换数据字节数对总线周期的影响 图5给出了系统中只有从站 A, 且从站 A 分别采用 PPO1 和PPO2 两种类型时,总 线循环周期时间的比较. PPO2 的PZD 数据 区比 PPO1 的PZD 数据区多了 4 个字. 比较 可以得出, 在相同的总线速率且硬件结构相 同配置的情况下,交换的数据越多,总线循 环时间越长. 以上是从站所有字节都被存取的情况, 但实际情况下 PKW 改动的并不频繁,且ET200M 中的所有模块并不全部被访问.所以, 在1.5Mbit/s 时, 总线的循环时间约 5ms; 在12Mbit/s 时,总线循环时间仅为 1ms.在 整个系统从传感器到 PLC 再到驱动器的全 部响应时间中, 现场总线所占的份额为 4%, 可以确实发挥其实时通讯的作用. 5 结论 现场总线控制系统的实时能力是由实 时通信网络(现场总线)保证的[4].在基于 PROFIBUS?DP 的主从控制系统中主站与从 站之间的数据交换是周期地进行的, 满足了 系统实时通信的要求.实验证明实际系统 中, 减少总线循环周期的根本的办法是减轻 每个从站的负载.为提高系统的实时性能, 负载大的系统应适当减小系统中主站点的 数量,合理划分子段.目前该系统已经投产 运行四个多月,运行稳定,剪板状况良好, 实际证明这种基于 PROFIBUS 的现场总线 控制系统能够满足实时性要求较高的工业 系统,具有很好的应用前景. 参考文献 [1] 阳宪惠等.现场总线技术及其应用[M].北京: 清华大学出版社,1999. [2] SIEMENS SIMOVERT MASTERDRIVES 矢量 控制使用大全.西门子电气传动有限公司,2000. [3] S.Vitturi*. On the effects of the acyclic traffic on Profibus DP networks [J]. Elsevier Science on Computer Standards & Interfaces,2004,26:131 -144. [4] 王智,王天然,Ye-qiong SONG 等.工业实时通 信网络 (现场总线) 的基础理论研究与现状[J]. 信息与控制,2002,31(2) :146-163.