PDF《Profibus DP 从站冗余技术及其实现》

收稿日期:2011 -

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09 作者简介:刘长龙( 1978) , 男, 助理工程师, 目前主要从事工厂 自动化应用方面工作.

Profibus DP 从站冗余技术及其实现 刘长龙 ( 陕西省延安卷烟厂 二车间, 陕西 延安 716000) 摘要:针对市场上对高可靠性 Profibus DP 控制系统需求, 研究了相关国际标准, 采用 SPC3 链 路层控制器作为核心芯片, 进行软硬件协同设计, 开发出符合 PNO 标准 <

Specification Slave Redun- dancy V1.

2 >

要求的从站冗余协议栈. 关键词:Profibus DP;

从站冗余;

SPC3;

协议栈 中图分类号:TH702 文献标志码:A 文章编号:1000 - 0682( 2011)

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04 Profibus DP slave redundancy technology and its implementation LIU Changlong ( Shaanxi Yan'

an Cigarette Factory,Shaanxi Yan'

an 716000, China) Abstract: Aim to the requirement for high reliable Profibus DP control system in the market, this pa- per research on relative international standards, adopt SPC3 link layer controller as core chip, make sofeware and hardware co- design, and finally develop a new DP slave redundancy protocol stack which meets the <

Specification Slave Redundancy V1.

2 >

. Key words: Profibus DP;

slave station redundancy;

SPC3;

protocol stack

0 引言 近年来, 随着信息技术和自动化技术的发展, 控 制系统发生了新的变革.现场总线简单、 可靠、 经济 实用等一系列突出的优点在控制系统中得到日益广 泛的应用, 并成为当前自动化技术的热点之一, 其中 以Profibus 现场总线应用最为广泛. Profibus 现场总线通过串行通信方式, 解决了工 业现场的智能化仪器仪表、 控制器、 执行机构等现场 设备同控制系统之间的信息传递问题, 但是其系统 可靠性却由此受到制约.在发电及能源输配( 石油、 天然气、 电力) 、 采矿、 环境工程、 纸浆造纸、 钢铁 冶金、 交通、 航空等行业对系统可靠性有非常高的要 求, 一旦串行链路出现故障或者通信端口故障, 那么 整个生产过程的控制必将受到严重影响, 甚至出现 事故. 针对此类问题, Profibus 国际组织在

2004 年底 提出了 《Specification Slave Redundancy V1. 2》 [1 ] , 该 标准的制订确立了 Profibus DP 现场总线控制系统 的从站冗余规范.在Profibus 控制系统中, 通过控 制系统冗余的方式, 将发生故障的单元或者串行链 路自动切换到备用单元或者串行链路的方法实现系 统无扰动切换, 满足系统不停机的高可用性要求. 国内尚无厂家有符合该规范的冗余从站产品面 世, 仅国外自动化巨头如 Siemens 等拥有符合从站 冗余规范的产品[2 -

3 ] . 因此,开发符合《Specification Slave Redundancy V1. 2》 标准的冗余 从站设备具有迫切的现实意义.

1 Profibus DP 冗余技术分类及框图 Profibus DP 冗余技术主要有

3 种形式: 主站冗 余、 介质冗余、 从站冗余, 如图

1 所示. 图1Profibus DP 冗余控制系统结构 主站冗余: Profibus 主站是整个 Profibus 现场总 线系统中最关键的部分, 主站的稳定性和可靠性是 保证整个系统正常运行的关键, 因此, 主站冗余非常 重要. 冗余的 Profibus 主站具有

2 个独立的 Profibus ・

8 8 ・ 工业仪表与自动化装置

2011 年第

6 期 协议栈, 同时还提供一个对冗余数据进行处理的冗 余处理模块.2 个协议栈相对独立运行, 分别接收

2 条总线上的消息并进行处理, 然后提交给冗余处理 模块, 冗余处理模块按一定的法则对