通过PROFIBUS现场总线技术实现电动执行机构的设计方案

1. 概述

PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。Profibus现场总线冗余技术是通过双重的profibus端口来提高可靠性的技术。

电动执行机构是一种利用电力并通过电机将控制信号转换成相应的直线或旋转运动的驱动装置。科远SY系列一体化电动执行机构的电控部分包含了位置反馈装置，力矩感应装置，电机驱动和保护装置，逻辑控制装置及数字通讯模块等，这些装置全部安装在执行机构内一个紧凑的电控箱体里。

在电动执行机构上实现profibus现场总线冗余通信接口，有利于将电动执行机构集成到profibus现场总线控制系统中，并提高通信可靠性。

2. profibus冗余总线型执行机构电控总体设计

图1：Profibus冗余总线型执行机构电控总体设计

科远SY系列PROFIBUS DP冗余总线型电动执行机构电控总体设计如上图1所示。SY系列电动执行机构采用双处理器分工协作的方案。

一片处理器称之为执行机构控制处理器，负责输入信号处理、显示和状态指示处理、电机驱动和保护模块的控制、位置反馈（编码器）、力矩感应装置以及与另一片处理器通信等所有执行机构任务的控制、处理。

另一片处理器称之为profibus通信处理器，负责双路冗余的profibus总线通信。来自现场总线控制系统（PROFIBUS主站）的控制命令、需要发送到profibus主站的执行机构数据、状态、报警以及执行机构参数的设置、修改都由profibus通信处理器来负责。

3. Profibus冗余总线通信设计

图2：System Redundancy

图3：Flying Redundancy

对于profibus冗余从站而言，必须遵守profibus从站冗余规范。Profibus从站冗余规范中规定了两种冗余方式，分别是如图2所示的System Redundancy（SR冗余）和如图3所示的Flying Redundancy（FR冗余）。

科远SY系列profibus DP冗余总线型电动执行机构对这两种冗余方式都支持。如果profibus现场总线控制系统支持SR冗余（例如西门子CPU 400-H系列产品），按照SR冗余方式连接执行机构到控制系统，如图2所示。此时科远profibus DP冗余总线型执行机构两个总线接口地址相等（#m=#n），在Primary Slave（主用从站）接口损坏或者主用从站的通信电缆中断时，SR冗余主站发送通道切换的参数化命令，冗余从站收到通道切换的参数化命令后，自动将Backup Slave（备用 从站）切换为Primary Slave，切换过程为无缝切换，不会造成I/O数据的丢失。

如果profibus现场总线控制系统支持FR冗余，则按照图3的连接方式将执行机构接入FR系统。相当于冗余从站的两个接口接入同一条总线，此时科远profibus DP冗余总线型执行机构两个总线接口地址不相等（#m≠#n），Primary Slave的地址应当小于62， Backup Slave的地址为Primary Slave的地址+64。

如果profibus冗余总线控制系统支持参数化命令切换，则冗余从站根据参数化命令来切换；如果profibus冗余总线控制系统不支持参数化命令切换，则冗余从站自己判断是否需要进行切换。

4. 总结

随着自动化技术的进一步提高，Profibus冗余总线控制系统必将得到进一步的推广和使用。科远SY系列profibus冗余总线型电动执行机构可以和profibus冗余总线控制系统完美集成，最大限度的发挥profibus现场总线的优势，提高电动执行机构通信可靠性、可维护性，为客户节约布线成本和后期维护费用，从而提高电动执行机构产品的核心竞争力。

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