文章作者：科遠(yuǎn)股份/技術(shù)中心/茍成全

摘要：PROFIBUS現(xiàn)場總線是一種國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，在多種自動化領(lǐng)域中占據(jù)主導(dǎo)地位。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是實現(xiàn)過程自動化的必備裝置，新一代現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)要求PROFIBUS DP現(xiàn)場總線冗余技術(shù)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)完美結(jié)合。  

關(guān)鍵詞：執(zhí)行機(jī)構(gòu) 現(xiàn)場總線 profibus 冗余
1.  概述

PROFIBUS是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)?？蓪崿F(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。Profibus現(xiàn)場總線冗余技術(shù)是通過雙重的profibus端口來提高可靠性的技術(shù)。  

電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一種利用電力并通過電機(jī)將控制信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的驅(qū)動裝置?？七h(yuǎn)SY系列一體化電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電控部分包含了位置反饋裝置，力矩感應(yīng)裝置，電機(jī)驅(qū)動和保護(hù)裝置，邏輯控制裝置及數(shù)字通訊模塊等，這些裝置全部安裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)一個緊湊的電控箱體里。
    在電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上實現(xiàn)profibus現(xiàn)場總線冗余通信接口，有利于將電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)集成到profibus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，并提高通信可靠性。
  2.  Profibus冗余總線型執(zhí)行機(jī)構(gòu)電控總體設(shè)計

圖1：Profibus冗余總線型執(zhí)行機(jī)構(gòu)電控總體設(shè)計  

科遠(yuǎn)SY系列PROFIBUS DP冗余總線型電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)電控總體設(shè)計如上圖1所示。SY系列電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用雙處理器分工協(xié)作的方案。   一片處理器稱之為執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制處理器，負(fù)責(zé)輸入信號處理、顯示和狀態(tài)指示處理、電機(jī)驅(qū)動和保護(hù)模塊的控制、位置反饋（編碼器）、力矩感應(yīng)裝置以及與另一片處理器通信等所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)任務(wù)的控制、處理。   另一片處理器稱之為profibus通信處理器，負(fù)責(zé)雙路冗余的profibus總線通信。來自現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(PROFIBUS主站)的控制命令、需要發(fā)送到profibus主站的執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)、狀態(tài)、報警以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)參數(shù)的設(shè)置、修改都由profibus通信處理器來負(fù)責(zé)。

 3.  Profibus冗余總線通信設(shè)計

圖2：System Redundancy                

     圖3：Flying Redundancy  

對于profibus冗余從站而言，必須遵守profibus從站冗余規(guī)范。Profibus從站冗余規(guī)范中規(guī)定了兩種冗余方式，分別是如圖2所示的System Redundancy（SR冗余）和如圖3所示的Flying Redundancy（FR冗余）。   科遠(yuǎn)SY系列profibus DP冗余總線型電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)對這兩種冗余方式都支持。如果profibus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)支持SR冗余（例如西門子CPU 400-H系列產(chǎn)品），按照SR冗余方式連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)到控制系統(tǒng)，如圖2所示。此時科遠(yuǎn)profibus DP冗余總線型執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩個總線接口地址相等（#m=#n），在Primary Slave（主用從站）接口損壞或者主用從站的通信電纜中斷時，SR冗余主站發(fā)送通道切換的參數(shù)化命令，冗余從站收到通道切換的參數(shù)化命令后，自動將Backup Slave（備用 從站）切換為Primary Slave，切換過程為無縫切換，不會造成I/O數(shù)據(jù)的丟失。   如果profibus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)支持FR冗余，則按照圖3的連接方式將執(zhí)行機(jī)構(gòu)接入FR系統(tǒng)。相當(dāng)于冗余從站的兩個接口接入同一條總線，此時科遠(yuǎn)profibus DP冗余總線型執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩個總線接口地址不相等（#m≠#n），Primary Slave的地址應(yīng)當(dāng)小于62， Backup Slave的地址為Primary Slave的地址+64。   如果profibus冗余總線控制系統(tǒng)支持參數(shù)化命令切換，則冗余從站根據(jù)參數(shù)化命令來切換；如果profibus冗余總線控制系統(tǒng)不支持參數(shù)化命令切換，則冗余從站自己判斷是否需要進(jìn)行切換。

  4.  總結(jié)
隨著自動化技術(shù)的進(jìn)一步提高，Profibus冗余總線控制系統(tǒng)必將得到進(jìn)一步的推廣和使用。科遠(yuǎn)SY系列profibus冗余總線型電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以和profibus冗余總線控制系統(tǒng)完美集成，最大限度的發(fā)揮profibus現(xiàn)場總線的優(yōu)勢，提高電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)通信可靠性、可維護(hù)性，為客戶節(jié)約布線成本和后期維護(hù)費(fèi)用，從而提高電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)品的核心競爭力。