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目录摘要 (1)前言 (2)1.绪论 (3)1.1 课题来源与研究内容 (3)1.2 现场总线概念及特点 (3)1.3 典型现场总线简述 (4)1.4 现场总线的发展趋势 (5)2.Profibus现场总线概述 (6)2.1 Profibus协议结构与OSI参考模型 (6)2.2 Profibus物理层 (7)2.3 Profibus数据链路层 (8)2.4 Profibus应用层 (9)3. Profibus-DP协议 (10)3.1 Profibus-DP的基本功能 (10)3.2 Profibus-DP的数据通信 (13)3.3 Profibus-DP的交叉通讯方式 (14)3.4 Profibus-DP的技术优势 (15)4. 西门子PLC的Profibus总线通信实现 (16)4.1课题要求 (16)4.2可编程控制器S7-300的实验系统组成 (16)4.3硬件组态与参数设置 (19)4.4 Profibus现场总线控制网络的组网 (26)5.上位机监控软件的研究与设计 (34)5.1 WinCC组态软件的功能和特点 (34)5.2利用组态软件WinCC设计系统监控界面 (36)6. 结论与展望 (43)致谢 (44)参考文献 (45)基于PROFIBUS-DP现场总线的控制系统设计摘要：本文分析了Profibus-DP现场总线中的物理层、数据链路层等通信模型的技术特点，对Profibus网络相关的单主、多主问题进行了论述。
采用STEP7软件对已有的s7-300实验设备进行了实际组态，完成了硬件选型，程序块定义及梯形图程序编辑及仿真调试、下载，同时利用西门子公司WinCC软件实现了上位机与PLC的通讯, 完成了S7-300与S7-200的EM277之间的Profibus-DP通讯。
这一研究的目的在于实现基于Profibus-DP现场总线的 Siemens PLC S7-300控制系统设计及组态，包括PLC控制系统设计、上位机管理和监控系统设计。
基于PROFIBUS-DP的西门子变频器控制系统摘要:介绍了现场总线变频器控制系统的构成和特点,在汽车总装生产线线上组建基于PROFIBUS-DP的变频器控制系统,分析了可编程序控制器与变频器之间的通讯协议,并详细说明了变频器PROFIBUS-DP控制系统的参数设置及编程方法。
关键词:汽车总装生产线PROFIBUS-DP总线PLC 变频器控制汽车制造厂发动机总装生产线,由于其发动机安装要求精密、工位比较长,且各工位之间配合密切,每道工序又需连贯性高,这样的工况使得生产线控制提出了更高的要求。
现场总线控制系统集合了计算机技术、信息技术、控制技术、具有造价低廉、布线简单、控制精度与可靠性高、协议开放等优点,已成为工业现场控制系统的主流。
同时变频器厂商开发的产品对各种现场总线的支持程度也越来越高,对变频器的应用有单台调速系统向多台变频器群控系统发展。
青年莲花汽车有限公司的总装生产线的变频器控制系统满足了生产的要求,减少了成本,调试与维修也很方便。
1 变频器控制系统与PROFIBUS-DP简介变频器控制系统通常由可编程序控制器(PLC)、人机界面、变频器、传感器及现场总线等组成。
一些著名的变频器生产厂商多开发了自已的现场总线,在实际应用中,控制系统一般由许多不同厂商设备互连构成,所以用户都应用比较通用的现场总线,如:PROFIBUS-DP、DeviceNet、CCLink、ModBus等总线。
一般的变频器大多支持各种现场总线,可以用主站向变频器从站发送起、停,多段速调速、频率设定、故障复位、修改参数等各种命令,主站从变频器读取电流,实际运行频率、参数内容、故障代码等相关信息,极大地方便了现场用户的需要。
但要连接到各种现场总线变频器必须带有合适的与之相匹配的通讯适配卡,如三菱的FR-A7ND连接到DeviceNet,FR-A7NP连接到PROFIBUS-DP等。
西门子变频器通讯卡6SE6400-1PB00-0AA0连接到PROFIBUS-DP等等。
第6期2005年12月工矿自动化I ndustr y and M ine Automat ionNo.6 Dec.2005文章编号:1671-251X(2005)06-0045-02PROFIBUS DP 总线型电机综合保护器系统的设计及应用罗明华(天地科技股份有限公司常州自动化分公司,江苏常州 213015)摘要:介绍了一种基于PROFIBU S DP 网络的总线型电机综合保护系统的硬件构成和软件设计。
关键词:电机;综合保护器;现场总线;PROFIBU S DP 中图分类号:TD614;TP393 文献标识码:BDesign of Int egrat ed Prot ector System for M otor U nder PROFIBUS DP and Its A pplicat ionLUO M ing hua(Changzho u Autom ation Branch of Tiandi Science and T echno logy Co.,Ltd.,Changzhou 213015,China) Abstract :T he paper intro duced the structure of hardw ar e and desig n of so ftw are o f a integrated pr otec to r system fo r m otor under PROFIBUS DP netw ork.Key words :motor,integr ated pro tecto r,fieldbus,PROFIBUS DP 收稿日期:2005-06-25作者简介:罗明华(1975-),男,2000年毕业于中国矿业大学,现在天地科技股份有限公司常州自动化分公司从事工业自动化控制方面的开发工作。
0 引言基于微处理器(内嵌单片机)的电机综合保护器,功能丰富灵巧,具有过载保护、轻载保护、断相保护、堵转保护、过电压保护、欠电压保护、漏电保护及三相电路不平衡保护等功能,已被大量应用于电机保护并被纳入控制系统。
基于PROFIBU S-DP 的计算机数控系统岳秋琴 熊清平华中科技大学,湖北武汉 430074摘要:在分析了传统计算机数控系统布线复杂和维护困难的基础上,提出基于PROFIBUS-DP 现场总线的计算机数控系统。
总结了该系统在应用时的特点。
结合加工中心数控系统,给出了该系统的现场总线网络结构。
关键词:计算机数控系统;PROFIBU S-DP;网络结构中图分类号:TP273 文献标识码:B 文章编号:1001-2265(2001)12-0026-02C NC system based on PROFIBUS -DP YU E Qiuqin XIONG QingpingAbstract:T hi s paper proposes CNC system based on PR OFI BU S-DP field bus on the basis of analyzing of which rout ing is complex and maintaining is difficult for past CN C system.Sums up the applicat ion characteristics of the bining w ith CN C system of machining center,g ives out the system .s network structure based on field bus.Key words:CNC system;PROF IBU S-DP;networ kstructure图1 OSI 与P ROFI BU S-DP 模型1 前言在数控系统中,随着计算机技术、网络技术与数控技术越来越紧密地结合,由此而产生的具有开放性的总线型CNC 数控系统,正在取代传统形式的计算机数控系统,并将成为市场的主流产品。
传统计算机数控系统和每台伺服单元相连都需要一根电缆线,系统连线复杂,故障率也高。
浅议基于 Profibus-DP 总线控制的机电一体化系统耿天顺;詹云【摘要】随着科学技术的不断发展，现场总线技术的应用范围也日渐广泛，其具有的智能化和数字化特点能够有效的提高系统的运行效率。
现场总线有多种形式，其中最重要和使用范围最为广泛的则是 Profibus-DP 总线控制技术，也成为了现代机电控制系统中一个主要的参考标准。
本文就针对 Profibus-DP 总线控制在机电一体化系统的运用进行简单的分析【期刊名称】《科技风》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】1页(P30-30)【关键词】Profibus-DP;总线控制;机电一体化系统【作者】耿天顺;詹云【作者单位】通快中国有限公司,江苏太仓 215400;通快中国有限公司,江苏太仓215400【正文语种】中文Profibus-DP总线控制实现了现场设备与自动化系统的有效连接，并且具有开放性和数字化多向通信的特点。
Profibus-DP总线控制系统运用在机电一体化系统中，不需要对其接口进行调整就能够实现通信，并且能够满足系统对范围和速度要求较高的需求，根据生产活动的需要，我们将机电一体化的原系统进行了必要的改造，使用了Profibus-DP现场总线控制技术，有效的实现了集中控制与分布控制的有效结合。
Profibus-DP总线控制的实现，是以ISO颁布的OSI标准七层参考模型作为其实现的网络协议，并且对其中的第三层到第六层协议进行了适当的简化，使其具有更强的适应性，也能够在加工制造以及过程控制等行业中进行广泛的运用。
Profibus-DP总线控制的主要特点有：1）具有较强的开放性。
其中所使用的通信协议具有一定的公开性，不同的生产厂家的生产的设备之间能够实现很好的连接和信息交换，用户也可以根据自己的需要对不同厂家生产的设备进行重新组合，成为自己所需要的系统。
2）具有很强的操作性。
能够在设备之间、系统之间以及设备与系统之间实现信息的传递，同时也能够在不同的厂家的设备之间进行相互替换，增强系统的互操作性。
万方数据万方数据万方数据基于Profibus-DP总线控制的机电一体化系统作者：王立， 于玲， 赵艳菊， WANG Li， YU Ling， ZHAO Yanju作者单位：王立,于玲,WANG Li,YU Ling(天津轻工职业技术学院,自动化系,天津,300380)， 赵艳菊,ZHAO Yanju(天津大学,机械工程学院,天津,300072)刊名：电力自动化设备英文刊名：ELECTRIC POWER AUTOMATION EQUIPMENT年，卷(期)：2009，29(6)被引用次数：0次1.siemens公司Simatic S7-200可编程序控制器系统手册2.Siemens公司Simatic S7-300 S7-400语句表编程手册3.天津市龙洲科技仪器有限公司Me093399型机电一体化实训系统实验指导书 20054.北京亚控科技发展有限公司组态王使用手册 20085.Siemens公司Simatic S7-300参考手册6.张浩.谭克勤.朱守云现场总线与工业以太网络应用技术手册 20027.王杰现场总线技术的现状与发展[期刊论文]-电气传动自动化 2005(03)8.阳宪惠现场总线技术及其应用 19999.刘泽祥现场总线技术 200510.周明现场总线控制 200211.潘莹玉现场总线技术及其在变电综合自动化系统中的应用 1998(01)12.西门子(中国)自动化与驱动集团深入浅出西门子-300PLC 200413.李正军现场总线及其应用技术 200514.王锦松.刘宇现场总线控制系统的集成技术 2002(03)15.严丽霞.瞿坦基于Profibus的经济型现场总线控制系统[期刊论文]-自动化与仪器仪表 2001(01)1.学位论文董艳丽基于PROFIBUS-DP现场总线的自动配料系统研究与设计2008随着经济的发展，自动配料在工业生产中发挥着越来越重要的作用。
结合机电一体化、现场总线技术以及控制理论设计高精度、信息化、自动化的智能型自动配料系统成为配料领域发展的必然趋势。
现场总线技术综合了计算机技术、通信技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表技术等多种技术手段，构成了一种全分散、全数字、智能、双向、互联、多变量、多接点的通信与控制系统。
本文运用PROFIBUS-DP现场总线协议构建了一个分布式的PLC控制系统，实现了传输信号的数字化，其全分布、全数字、全开放的特性，解决了集散型控制系统中存在的不足。
配料工艺的多样性、控制系统的复杂性和PLC程序设计偏重于逻辑设计等面向过程的特点，使得配料控制程序的可读性差，不利于以后的系统维护和功能扩展。
因此，本文借鉴面向对象的思想，使PLC的程序设计在提高质量的同时，向工业化的设计方法靠拢，为大型PLC的程序集体协同开发提供保障。
在系统组态软件的设计中，从配料工艺流程分析，到系统通信组态、变量组态和管理、图形界面制作、动态对象设计、全局脚本程序设计，本文均有详细的说明。
配料数据的实现主要包括生产数据库的设计、配方管理系统和动态库文件三个模块，模块间层次分别采用ADO和ODBC API数据库技术实现。
利用可视化编程工具VB和VC对WinCC的报表和数据处理功能加以扩展。
系统的整体设计结合了计算机和自动控制的思想，提出了一套基于柔性开发的结构化方法。
利用面向对象设计方法和软件重用的概念，设计了可重用模块。
利用模块化的思想，基于WinCC与PLC，方便的实现了系统的自动控制。
软件组态灵活，控制方案完全适应不同层次用户的需要，维护方便。
硬件上支持与多种设备相连接，可以组成不同的控制系统。
采用现场总线通信网络，将生产过程数据上送到管理层，实现数据共享及远程监控。
该设计实现了“机电一体、软硬结合、管控兼备”的性能，并通过预留的参数设置接口，使内部程序模块化、规范化、商业化。
2.期刊论文邢君平.XING Jun-ping基于PROFIBUS的智能电梯式立体车库控制系统设计-保定学院学报2008,21(2) 分析研究现场总线技术与PLC及网络技术,根据现场总线技术和电梯式车库的结构形式提出了控制系统的总体方案,设计了基于PROFIBUS-DP总线技术的控制系统;并在Me093399型机电一体化系统设备上进行了实验验证,达到设计目标.3.学位论文王红莲PROFIBUS现场总线在智能低压电器中的应用2008智能化的低压电器是一种把微处理技术、网络技术和信息技术与现代机电一体化集成在一起的高新技术产品。
现场总线技术在智能化低压电器产品中的应用，使得新一代的低压电器产品显示出了优越的性能和更强的生命力，是智能化低压电器产品发展的标志。
日前在智能化低压电器中应用比较广泛的现场总线技术有PROFIBUS总线、CAN总线、DEVICENET总线、MODBUS总线。
本文主要针对的是PROFIBUS-DP现场总线在智能低压电器中的应用。
本文首先论述了PROFIBUS 现场总线技术在国内外的研究现状及其在智能化低压电器中的发展趋势以及课题的研究意义。
其二，对PROFBIUS协议进行了介绍（主要包括系统组成、协议结构、数据存取机制、从站通信原理）。
其三，针对PROFIBUS-DP现场总线及其在智能低压电器中的应用要求，深入研究了SIEMENS公司的ASIC芯片SPC3的协议规范，在掌握PROFIBUS 现场总线技术的基础上提出了利用SPC3芯片开发PROFBIUS-DP智能从站接口的方案，利用微处理器和SPC3协议专用芯片设计了PROFIBUS-DP硬件接口电路，根据SPC3协议开发了接口程序及应用程序。
最后，以PC机为主站，本文所设计的接口板为智能低压断路器（DW45）的接口模块，组建单主站单从站的网络通信测试系统，调试软件程序，完成通信。
4.期刊论文满海波.徐敏基于PROFIBUS-DP现场总线的磁选车间自动化系统改造-机电一体化2009,15(5)针对选矿厂磁选车间原有自动化系统存在的技术缺陷,运用先进的S7-300PLC、6RA70整流器、PROFIBUS-DP现场总线及WinCC人机界面技术,对系统进行了自动化网络升级改造,并实现了球磨同步电机励磁系统的数字化控制及基于HMI技术的系统远程实时监控,取得了良好的技术经济效益.5.学位论文王栋基于嵌入式系统的电液伺服控制器设计与研究电液伺服控制系统是机电一体化设备中最为常见的自动控制装置，由电液伺服控制器，伺服阀，执行机构和检测元件组成。
论文根据电液伺服控制系统的特点，将电子系统和液压系统以及智能控制相结合，研制了基于嵌入式系统的数字式通用电液伺服控制器。
这是当今液压控制系统重要的研究方向之一，具有重要的实用价值。
论文设计了电液伺服控制器硬件结构，并完成了电液伺服控制器软件设计；硬件结构以dsPIC30F6012A为执行控制单元，并移植嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ以满足实时控制；本控制器可通过PROFIBUS-DP总线直接和主控计算机实时通信，实现了数据的实时采集、显示和控制功能。
最后搭建位置伺服控制系统进行了位置控制验证，分析了控制结果，对课题作出总结与展望。
课题主要研究内容如下：(1) 对嵌入式系统和电液伺服系统的研究现状进行研究和分析，确定采用嵌入式微处理器dsPIC30F6012A为控制核心，选取嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ作为软件开发平台；(2) 完成整个系统的硬件电路的设计，包括原理图的设计、PCB的制作、电路板的装配和调试；(3) 对实时操作系统μC/OS-Ⅱ进行研究，并移植进微处理器dsPIC30F6012A，验证实时操作系统内核的运行情况；(4) 完成电液伺服控制器基本软件设计，并进行调试，通过实验验证，得出实验结果；(5) 对设计文档进行归纳、整理和总结。
设计的电液伺服控制器已经应用于实际的工业现场，获得了满意的控制效果，稳态位置控制精度达到±0.01mm。
本控制器为采用复杂的控制策略实现伺服系统的位置、力或速度的高响应、高精度提供了前提条件。
6.期刊论文高宗贵.付文忠.王建国PROFIBUS-DP和FM357-2在汽车仪表板发泡生产线上的应用-机电一体化2008,14(12)针对目前汽车仪表板产品更新换代快、制造复杂程度高等特点,运用西门子现场总线与多轴伺服定位技术,研制出高性能的汽车仪表板发泡生产线,实现柔性化、自动化的生产要求.7.学位论文陈长飞基于变频调速的多电机同步控制2006新型的机电一体化粗纱机除去了传统粗纱机中的上、下锥轮，差速器，龙筋升降传动部件和成型机构，机械结构大为简化，它采用PLC控制四台变频器，分别独立驱动锭翼、罗拉、筒管和龙筋的电机来实现高效高质纺纱。
但是由于粗纱机中各执行机构相互之间没有了机械刚性连接，罗拉 、锭翼、筒管、龙筋都是各自独立的运转，它们很难实现真正地同步运行；同时取消了以前的锥轮等机械机构，粗纱的张力也很难保证在各个纺纱阶段都得到良好的控制，这些问题都给新型粗纱机的设计带来挑战，它们如果处理不好，纺纱就无法顺利进行，因此，这些问题是设计新型粗纱机的关键和核心部分，它们的解决与否决定着新型粗纱机设计的成败。
归根结底，这些问题主要表现在两个方面，一是如何使四个电机能够在启动、运行、停止时都能够协调运转，始终保持着一定的比例关系；二是如何得出四者之间的合适的比例关系。
针对以上的关键问题，本文在电气方案的设计和具体控制策略上提出了切实可行的具体解决方案。
首先，在电气方案方面，我们选择了由工控机、PLC、矢量变频基础传动、光电传感器组成的系统，其中，工控机为综合监控系统，人机界面采用WinCC来设置纺织工艺参数，监控整车的运行和故障状态，它通过MPI网络协议和PLC进行通讯；PLC 是实时控制的核心，获取粗纱位置光电传感器的检测值，并通过PROFIBUS-DP总线和四台矢量变频器进行通信，读取矢量变频器中各电机的速度，计算出各个电机的理论速度，然后向矢量变频器发送指令，设置各变频电机的速度，从而控制电机的运转。
其次，在控制策略方面，我们设计了由四电机的速度闭环控制和张力闭环控制组成多闭环控制，电机的速度闭环控制为内环，它来实现四个电机的同步运转；张力闭环控制的控制目标为罗拉和筒管间粗纱的悬垂度，控制输出量修正筒管的转速，从而消除纺纱过程模型不精确等因素带来的张力偏差。
由于张力控制对象中的数学模型的时变特性，常规PID闭环控制未能取得良好的预期控制效果，特别是在大纱和小纱时的张力控制效果差异很大。
对此，我们尝试采用了模糊自适应PID控制来解决这个问题，从Matlab的仿真结果和粗纱机的实验结果来看，这个方法是切实可行的。
8.期刊论文乌建中.温建明.侯贤士自升式海洋平台桩腿液压升降装置控制-机电一体化2008,14(9)利用PLC控制精度高、可靠性高、适合于顺序控制等特点,设计了基于PROFIBUS-DP现场总线的PLC控制系统,并通过WinCC组态人机界面用于自升式海洋平台液压升降装置的控制并完成人机交互.试验表明,该系统能稳定、可靠地在现场恶劣环境下完成控制要求.9.期刊论文满海波6RA70、S7-400PLC在同步电动机励磁系统数字化改造中的应用-机电一体化2006,12(2)文章针对线材厂中轧同步电动机原励磁系统的缺点,结合生产实际及新的控制要求,制定了合理可行的励磁系统及自动化网络改造方案.分析了新的励磁系统的组成结构及工作原理,并运用先进的西门子6RA70整流器、S7-400PLC及PROFIBUS-DP现场总线技术对中轧同步电动机励磁系统进行了成功的数字化改造,取得了良好的经济效益.10.学位论文马超基于Profibus现场总线的柔性制造系统的研究与实现2010近30年以来，为适应日趋多样的加工要求和愈演愈烈的市场竞争，柔性制造技术得到快速发展，成为现代制造业重要的一部分。
