PROFIBUS 正在統(tǒng)治越來(lái)越多的應(yīng)用領(lǐng)域，其中也包括過(guò)程工業(yè)。在瑞士，就有這樣的現(xiàn)成案例。DSM NutritionalProducts 現(xiàn)代化的維他命E 生產(chǎn)工廠采用了西門子SIMATIC PCS 7 過(guò)程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了可靠、不間斷的運(yùn)行，徹底將停機(jī)時(shí)間降低到最小。過(guò)程中的所有設(shè)備都使用PROFIBUS DP 和PA 連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是：降低了布線和調(diào)試成本，極大地簡(jiǎn)化了過(guò)程儀表的診斷工作。
ROFIBUS正在工廠自動(dòng)化中廣泛應(yīng)用，并被當(dāng)成集成自動(dòng)化系統(tǒng)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器和驅(qū)動(dòng)器的標(biāo)準(zhǔn)。在過(guò)程工業(yè)，工廠規(guī)模一般都比其他行業(yè)的工廠規(guī)模要大，系統(tǒng)環(huán)境也更為復(fù)雜。人們普遍認(rèn)為，統(tǒng)一的、完全集成的現(xiàn)場(chǎng)總線解決方案簡(jiǎn)直是不可想象的。
瑞士的DSM Nutritional Products公司卻不這么認(rèn)為。該公司放棄了保守意見，決定利用PROFIBUS技術(shù)，使其在Sisseln新建的Vitex維他命E工廠的自動(dòng)化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化。其原因是非常有說(shuō)服力的：簡(jiǎn)單的布線、集中參數(shù)設(shè)置。另外，從現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備到過(guò)程控制系統(tǒng)之間，診斷數(shù)據(jù)的直接傳輸也成為可能。
圖1：位于Sisseln的新維他命E 制造廠擁有25000 噸的年生產(chǎn)能
力，可以滿足全世界維他命E 需求量的一半。 由于DSM在其眾多生產(chǎn)廠中已經(jīng)使用過(guò)SIMATIC PCS 7過(guò)程控制系統(tǒng)，并且擁有良好的使用經(jīng)驗(yàn)，所以在Sisseln新工廠中也決定使用該系統(tǒng)，當(dāng)然，還要具備新的功能?；谠缙谠谄渌S的成功實(shí)踐，DSM首次決定，將過(guò)程層面的通訊全部用PROFIBUS DP和PA技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)力
今天，維他命E在營(yíng)養(yǎng)方面的應(yīng)用越來(lái)越多，所以其生產(chǎn)規(guī)模也越來(lái)越大。在Sisseln的生產(chǎn)廠擁有25000噸的年生產(chǎn)量，是世界上最大的維他命E生產(chǎn)工廠。早在工廠的設(shè)計(jì)階段，DSM的主要考慮就是生產(chǎn)力。這就理所當(dāng)然地將自動(dòng)化技術(shù)放在了一個(gè)特別重要的位置。總而言之，DSM要將這個(gè)工廠設(shè)計(jì)成為一個(gè)連續(xù)運(yùn)行、停機(jī)時(shí)間最短的一個(gè)工廠。
這間工廠占據(jù)幾層樓的空間，擁有27個(gè)分廠，每個(gè)分廠都裝有其自己的SIMATIC PCS 7自動(dòng)化系統(tǒng)。所有自動(dòng)化系統(tǒng)都通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)連接在一起。從每一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)開始，設(shè)備的集成都由PROFIBUS DP完成，而過(guò)程儀表（包括70個(gè)Sitrans P壓力變送器）則由PROFIBUS PA連接到控制系統(tǒng)上。
特殊任務(wù)，特殊解決方案
西門子解決方案供應(yīng)商Controlmatic公司在實(shí)施工廠的自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，始終與DSM工程師密切合作。Controlmatic曾經(jīng)實(shí)施過(guò)兩個(gè)類似的PROFIBUS項(xiàng)目，因此， 雖然項(xiàng)目時(shí)間表相對(duì)比較緊張，合作各方都有信心能夠取得這個(gè)項(xiàng)目的成功。仿真外圍設(shè)備環(huán)境下的軟件測(cè)試工作對(duì)項(xiàng)目迅速進(jìn)入調(diào)試階段作出了重要的貢獻(xiàn)。1000多個(gè)PROFIBUS PA設(shè)備的線路測(cè)試 / 回路檢查比4~20mA設(shè)備的檢查還要快3至4倍。PROFIBUS模塊化的結(jié)構(gòu)可以接受不同的傳輸技術(shù)和大量的應(yīng)用行規(guī)，因此它適用于工廠的所有部分，而不受任何限制。在易爆危險(xiǎn)性區(qū)域，PROFIBUS PA還用于傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的供電及其同步通訊。比如，通過(guò)PROFIBUS DP，可以實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)量的分布式自動(dòng)化結(jié)構(gòu)。
在Sisseln，PA現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)DP/PA耦合器和現(xiàn)場(chǎng)安全柵連接在一起，傳統(tǒng)的HART現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)PROFIBUS DP遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)連接，閥門則通過(guò)一個(gè)DP閥門終端連接。帶有變頻器的電機(jī)通過(guò)PROFIBUS DP直接連接，而過(guò)程控制系統(tǒng)中的其他定速電機(jī)則通過(guò)I/O卡連接。
使用PROFIBUS PA，實(shí)現(xiàn)直觀系統(tǒng)診斷
為了給所有的工廠創(chuàng)造一個(gè)通用的診斷標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)化相關(guān)的組態(tài)，SIEMENS 提出了一個(gè)將質(zhì)量代碼標(biāo)準(zhǔn)化的建議。該建議曾經(jīng)得到PNO（PROFIBUS 用戶組織）的認(rèn)可?？紤]到NAMUR 推薦的NE 107“現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自監(jiān)控和自診斷”以及NE 91“工廠資產(chǎn)管理”，根據(jù)NE 107 的規(guī)定，采用了4 項(xiàng)不同的質(zhì)量代碼來(lái)代表4 種不同狀態(tài)的消息：“功能檢查”、“設(shè)備故障”、“需要維修”，以及“不符合技術(shù)規(guī)格”。如果設(shè)備不在上述4 種狀態(tài)內(nèi)，則會(huì)傳出第5 個(gè)代碼值（相當(dāng)于O K ）。
質(zhì)量代碼值的范圍還可以包括12種狀態(tài)，可以傳送出比NE 107 規(guī)定更加精細(xì)劃分的狀態(tài)信息。如果需要，這些詳細(xì)信息可以在維護(hù)站被再次減少為NE 107 規(guī)定的狀態(tài)消息。詳細(xì)的質(zhì)量代碼包括：在3 種狀態(tài)形式下測(cè)量的參數(shù)的實(shí)際狀態(tài)（好、不確定、不好），設(shè)備狀態(tài)（如“本地操作”）以及同樣以3 種狀態(tài)表達(dá)的、供維護(hù)人員使用的信息（“要求維護(hù)”、“申請(qǐng)維護(hù)”或“維護(hù)警報(bào)”）。詳細(xì)的故障分析（如“編碼器污染33％”）可以通過(guò)SIMATIC PDM 診斷工具在非循環(huán)通訊槽中傳遞出來(lái)，由此防止了過(guò)量的信息，使操作員可以更加容易地對(duì)診斷消息作出反應(yīng)。
該原則一直在SIMATIC PCS 7 系統(tǒng)V6.1 的維護(hù)站中實(shí)施。分級(jí)結(jié)構(gòu)診斷圖像可以從工廠的硬件配置中自動(dòng)生成，控制系統(tǒng)中的所有組成部分都由統(tǒng)一的面板表現(xiàn)，無(wú)需附件的工程設(shè)計(jì)。直觀的“交通燈”（綠、黃、紅）信號(hào)加上純文本信息，確保了對(duì)故障的迅速定位。對(duì)于自動(dòng)跟蹤維修，PCS 7 系統(tǒng)還提供了啟動(dòng)維修訂單和記錄維修過(guò)程的功能。
圖2：在其位于Sisseln 的維他命
技術(shù)中心，D S M 主動(dòng)開發(fā)小規(guī)模的綜
合生產(chǎn)過(guò)程技術(shù)。
在易爆區(qū)域，出于安全的原因，總線的電源受限，每個(gè)PROFIBUS網(wǎng)段上連接的設(shè)備數(shù)量就受到了限制。因此，使用了PROFIBUS PA現(xiàn)場(chǎng)總線安全柵。這些安全柵確保了在輸入側(cè)的高電源供應(yīng)，而在現(xiàn)場(chǎng)側(cè)，可以實(shí)現(xiàn)最多4個(gè)PROFIBUS PA現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的本安連接。這樣就可能在一個(gè)PROFIBUS網(wǎng)段上安全地連接最多24個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備。盡管每個(gè)PA網(wǎng)段連接的設(shè)備更多，而且和PROFIBUS DP每秒31.25千字節(jié)的主干傳輸速率相比，PROFI-BUS PA的傳輸能力比較低，但是其最大存取周期低于0.4秒。在這個(gè)水平上，工廠的所有需求都能得到滿足。
診斷能力成為系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
PROFIBUS的顯著優(yōu)勢(shì)之一，就是可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控具體現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的功能。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，就要在一個(gè)廣泛統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下傳輸不同的狀態(tài)數(shù)據(jù)，以便對(duì)故障做出細(xì)致判斷。
在Sisseln的維他命E生產(chǎn)工廠，診斷能力尤其重要。因?yàn)楣S要求不間斷運(yùn)行，需盡可能減少意外干擾。自動(dòng)化系統(tǒng)必須能夠預(yù)先偵測(cè)到具體零部件的故障，以避免停機(jī)。這是一個(gè)PROFIBUS可以輕易滿足的要求。每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的運(yùn)行狀況都以純文本形式顯示出來(lái)，讓技術(shù)服務(wù)人員可以在某一個(gè)零部件或整個(gè)工廠出現(xiàn)故障前，進(jìn)行預(yù)測(cè)性的干預(yù)。
PROFIBUS PA以與狀態(tài)字節(jié)或質(zhì)量代碼有關(guān)的實(shí)際值，對(duì)過(guò)程或控制參數(shù)的循環(huán)通訊進(jìn)行了標(biāo)記。在PROFIBUS行規(guī)V3.0 PA中，有256種不同的值的定義，其中相當(dāng)一部分的值被用于不同類型的設(shè)備診斷（如：傳感器短路）。這雖然使有效資產(chǎn)管理變得困難起來(lái)，卻使?fàn)顟B(tài)消息的內(nèi)容可以非常廣泛。
同時(shí)，還提供有一種可以降低大量診斷消息、使之達(dá)到更加容易管理的新標(biāo)準(zhǔn)（見左邊的插圖）。然而，在建設(shè)Sisseln項(xiàng)目期間，標(biāo)準(zhǔn)化的診斷尚未實(shí)現(xiàn)。因此，DSM開發(fā)了自己的、特殊的I/O驅(qū)動(dòng)組件，包括相應(yīng)的用于WinCC層可視化的軟件。這個(gè)系統(tǒng)使維他命E生產(chǎn)廠可以根據(jù)NAMUR的第64項(xiàng)建議，評(píng)估每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的診斷消息，并只記錄與工廠運(yùn)行真正有關(guān)的信息。
完美工作
與DSM召開的第一次概念會(huì)議于2002年7月舉行。到了2004年5月，工廠已經(jīng)投入運(yùn)行，并且實(shí)現(xiàn)了所有的設(shè)想。只有在使用了PROFIBUS，使控制及現(xiàn)場(chǎng)總線層之間實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的、集成的通訊的情況下，這種規(guī)模項(xiàng)目才能在如此苛刻的時(shí)間段得以實(shí)現(xiàn)。SIMATIC PCS 7系統(tǒng)的快速編程，以及在SIMATIC現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理器（PDM）的幫助下，相互連接的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的快速配置都對(duì)盡早調(diào)試做出了巨大貢獻(xiàn)。
Controlmatic Gesellschaft
fur Automation und
Elektrotechnik 公司
自動(dòng)化、電氣工程、測(cè)量和控制技術(shù)以及環(huán)境分析。
成立時(shí)間：1964 年
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