PROFIBUS

PROFIBUS 基于现场总线的PROFIBUSDP技术构建了集监测及控制、管理于一体的自动化控制系统，实现了仓库存储物资信息随着现场作业而自动更新，为将来建立集远程管理监控于一体的军事物流系统奠定了初步基础。 548499为适应现代化军事战争后勤准备的需要，我军已建成了一定数量和规模的自动化仓库，对于提高仓库的管理水平、加快物资的周转起到了积极的促进作用。但在信息网络化方面仍存在不足。信息资源无法共享，无法与整个军事物流系统相匹配，每年都需要大量的人力、物力进行查库清账，因而整个军事物流系统达不到最优化。从某种意义上说。网络信息化问题已成为制约军事物流系统发展的瓶颈。利用可编程控制器的网络技术，结合计算机网络技术，组成集监测及控制、管理于一体的自动化网络控制系统，有助于实现物流信息的网络化管理。PROFEIBUSDP技术概述PROFIBUS是开放式现场总线标准，由于具有可靠性高、性能稳定、抗干扰能力强、维护及系统扩充成本低等特点，其应用领域覆盖了从机械加工、过程控制、电力、交通到楼宇自动化等各个领域。PROFIBUS于1995年成为欧洲工业标准(EN50170)。1999年成为国际标准(IEC611583)，2001年被批准为我国工业自动化领域唯一的现场总线标准。PROFIBUS-DP连接的系统由主站和从站组成，主站能够控制总线，获得总线控制权后，可以主动发送信息。从站可以接受信号并给予响应，但没有控制总线的权力。当主站发出请求时，从站回送给主站相应的信息。PROFIBUSDP总线存取协议包括主站之间的令牌传递方式和主站与从站之间的主从方式。仓库信息网络的组成从仓库在整个物流系统中所担负的功能进行分析，仓库主要担负着储存物资的任务，作为整个物流系统中的中转站，因此仓库的信息化建设在整个军事物流信息化建设中起着至关重要的作用。从功能结构方面，仓库管理系统分为自动作业系统和数据管理系统。自动作业系统是由主机、PLC网络、堆垛机、认址片和认址器等基本元件组成的分散控制系统，完成存储物资的自动化作业。数据管理系统由贴在物资上的条形码或射频识别卡、阅读器和主机中的数据库组成。自动作业系统和数据管理系统在主机的统一协调下工作，在存储作业过程中。阅读器读取条形码或射频卡中的信息，如物资的种类、数量、出入库等基本信息，并把信息传输到主机中完成数据库的更新。自动作业系统按功能可划分为三个层次：现场设备层、设备控制层和管理监控层，其结构如图1所示。1现场设备层：由各种传感器和执行机构组成，主要包括光电传感器、行程开关等现场信号输入设备和变频器、电机、数据采集等运行设备。这些输入输出设备作为S7-226的IO点接入现场总线。2设备控制层：由分布在各个工作现场的S7-226 PLC和安装在主控台的S7-315PLC PROFIBUSDP模块EM277以及PROFIBUS总线构成，分布在各个工作现场的S7-226 PLC和安装在主控台的S7315PLC分别利用各自DP端口构成PROFIBUS现场总线网络。其中S7-315PLC作为主站，决定总线的传输速率，为每个子站分配网络地址；多个S7-226PLC作为子站，负责现场的信息采集并向主站发送有关信号，并具体执行控制命令，满足自动作业系统的运行流程控制要求。3管理监控层：作为控制系统的人机交互接口，通过安装有西门子公司SIMATICWINCC组态软件的中央监控计算机组建主机和上位机PLC-300的PROFEIBUSDP网络，其中主机作为主站控制上位机PLC-300，实现对自动作业系统的状态监控、参数设定和报警显示、记录等，并能提供完整的数据统计和各种分析图表，通过建立本库物资信息数据库及安装管理软件，实现物资信息数据的实时调整，并能把物资数据信息和现场作业信息传输给联勤分部或物资控制中心。系统的通信该系统是一种主从式总线型工业局域网。采用RS-485传输技术，以主机作为工业局域网通信的主站，2台上位机PLC-315作为从站，同时上位机又作为下一级PROFEIBUS-DP网络的主站，下位机PLC-226作为从站。经过通信在屏幕上显示堆垛机位置及状态，以便操作员了解现场有关情况。该系统采用PROFIBUSDP网络体系的主从结构，利用组态软件WINCC组建了一级PROFIBUSDP网络，将主机配置为主站，将上位机S7-315PLC配置为从站；同时利用STEP7软件组建了二级PROFIBUSDP网络。将上位机S7-31 5PLC配置为主站，可编程控制器下位机S7-226配置为从站。主站与从站的通信采用主从应答式，主站始终处于主动地位，采用轮询的方式，按一定顺序发出命令帧，逐个与各从站通信，所有数据通信都只在主站与各从站之间进行，各从站之间没有数据交换。如各从站要进行数据交换，也只能经过主战中转，从站用响应帧应答。在命令帧和响应帧中包含有通信的数据，本系统为多点通信系统。命令帧和响应帧的格式如图2所示。各部分的含义为：1设备号：PLC的站号，命令帧和响应帧的设备号应相同。2报头：由两个英文字母组成，表示通信命令共43条。3响应码：PLC正确执行上位机下达的命令，则响应码为00，若发生了错误，响应码为非00。4FCS：差错校验，为00时，传送正确；否则，出错。这是针对多点链路可靠性降低而设置的。通过它提高通信的可靠性。当主机从上位机读取信息时，它发出命令帧，一级从站中相应的上位机接收到命令帧后，便以响应帧的形式应答，并把信息传送到主机供监视与显示之用。同样，人工干预的入库单出库单经键盘输入，由主机写入相应的上位机，实现主机与上位机的通信。同理，下位机与上位机之间利用数据帧完成操作命令，实现堆垛机当前的位置及状态、操作命令的完成、取消等信息的交互。仓库级信息网络与联勤分部和物资中心的连接为了把物资数据信息和现场作业信息传输给联勤分部或物资控制中心，可建立分级集中控制系统。在联勤分部级，为实现联勤分部对下属各仓库的实时监控和管理，可以利用局域网技术，在联勤分部内组成树形结构局域网。联勤分部级利用本部内的局域网，根据本部数据信息实现本部物资的统筹管理，对下属各库下达作业命令，及利用各库传输返回的数据信息及时更新本部数据库。在物资控制中心级，利用现有的军训网，把各联勤分部连接起来，对各联勤分部的物资进行统筹管理。这样，现场作业信息和物资储备信息可以通过各级网络及时反馈到军事物流控制中心，而军事物流中心也可根据反馈信息进行全局统筹管理协调，提高反应速度，适应当今现代战争的需要。另外，由于利用网络进行实时数据更新管理，大大节约了进行物资清查和统计核算所需的人力物力。网络结构示意图如图3所示。综上所述，采用现场总线PROFIBUSDP技术，可以达到快速通信，实现上位机对现场作业系统实时监控，同时，如果将来仓库扩建增添作业控制单元，实现多个控制系统协同配合工作，也不需重组或改动原有的控制系统，大大节省了开发成本和生产周期，也为建立集远程管理监控于一体的军事物流系统奠定了初步基础。