文章作者：科遠股份/技術中心/茍成全
摘要：PROFIBUS現場總線是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現場總線標準，在多種自動化領域中占據主導地位。執行機構是實現過程自動化的必備裝置，新一代現場總線控制系統要求PROFIBUS DP現場總線冗余技術和執行機構完美結合。
關鍵詞：執行機構 現場總線 profibus 冗余
1. 概述
PROFIBUS是一種用于工廠自動化車間級監控和現場設備層數據通信與控制的現場總線技術?？蓪崿F現場設備層到車間級監控的分散式數字控制和現場通信網絡，從而為實現工廠綜合自動化和現場設備智能化提供了可行的解決方案。Profibus現場總線冗余技術是通過雙重的profibus端口來提高可靠性的技術。
電動執行機構是一種利用電力并通過電機將控制信號轉換成相應的直線或旋轉運動的驅動裝置。科遠SY系列一體化電動執行機構的電控部分包含了位置反饋裝置，力矩感應裝置，電機驅動和保護裝置，邏輯控制裝置及數字通訊模塊等，這些裝置全部安裝在執行機構內一個緊湊的電控箱體里。
在電動執行機構上實現profibus現場總線冗余通信接口，有利于將電動執行機構集成到profibus現場總線控制系統中，并提高通信可靠性。
2. Profibus冗余總線型執行機構電控總體設計
圖1：Profibus冗余總線型執行機構電控總體設計
科遠SY系列PROFIBUS DP冗余總線型電動執行機構電控總體設計如上圖1所示。SY系列電動執行機構采用雙處理器分工協作的方案。 一片處理器稱之為執行機構控制處理器，負責輸入信號處理、顯示和狀態指示處理、電機驅動和保護模塊的控制、位置反饋（編碼器）、力矩感應裝置以及與另一片處理器通信等所有執行機構任務的控制、處理。 另一片處理器稱之為profibus通信處理器，負責雙路冗余的profibus總線通信。來自現場總線控制系統(PROFIBUS主站)的控制命令、需要發送到profibus主站的執行機構數據、狀態、報警以及執行機構參數的設置、修改都由profibus通信處理器來負責。
3. Profibus冗余總線通信設計
圖2：System Redundancy
圖3：Flying Redundancy
對于profibus冗余從站而言，必須遵守profibus從站冗余規范。Profibus從站冗余規范中規定了兩種冗余方式，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SY系列profibus DP冗余總線型電動執行機構對這兩種冗余方式都支持。如果profibus現場總線控制系統支持SR冗余（例如西門子CPU 400-H系列產品），按照SR冗余方式連接執行機構到控制系統，如圖2所示。此時科遠profibus DP冗余總線型執行機構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冗余主站發送通道切換的參數化命令，冗余從站收到通道切換的參數化命令后，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數據的丟失。 如果profibus現場總線控制系統支持FR冗余，則按照圖3的連接方式將執行機構接入FR系統。相當于冗余從站的兩個接口接入同一條總線，此時科遠profibus DP冗余總線型執行機構兩個總線接口地址不相等（#m≠#n），Primary Slave的地址應當小于62， Backup Slave的地址為Primary Slave的地址+64。 如果profibus冗余總線控制系統支持參數化命令切換，則冗余從站根據參數化命令來切換；如果profibus冗余總線控制系統不支持參數化命令切換，則冗余從站自己判斷是否需要進行切換。
4. 總結
隨著自動化技術的進一步提高，Profibus冗余總線控制系統必將得到進一步的推廣和使用?？七hSY系列profibus冗余總線型電動執行機構可以和profibus冗余總線控制系統完美集成，最大限度的發揮profibus現場總線的優勢，提高電動執行機構通信可靠性、可維護性，為客戶節約布線成本和后期維護費用，從而提高電動執行機構產品的核心競爭力。