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摘 要

文中介绍了PROFIBUS现场总线的由来，构成，特性及优缺点等基本概念，并展望了其未来的发展趋势。

通过查阅大量的资料了解了PROFIBUS总线技术在轨道交通物流领域的一些状况。并对PROFIBUS总线的硬件和软件进行了简单的介绍。

发现PROFIBUS总线技术拥有很多优势，运用前景和市场也都非常好，这是个值得去推广的现场总线技术。尽管PROFIBUS总线还存在一些缺点，比如它的参数不容易设定，在网络增加删除节点时需要进行逻辑环重构等，这些问题都在不同程度上限制了PROFIBUS总线的推广。

本文还应用到了WINCC和STEP7两种软件，WINCC软件主要是做监控画面，对现场设备进行监控；STEP7软件设计程序，完成了对总线控制系统的调试。

关键字：PROFIBUS 总线 运动控制 轨道交通 现场总线

Profibus bus control system design and application in rail transportation logistics field

ABSTRACT

Paper introduces the origin of the PROFIBUS field bus, composition, characteristics and advantages and disadvantages of the basic concepts, and prospected the future development trend.

By looking at a huge mass of data to understand the PROFIBUS bus technology in the field of rail transportation logistics some conditions. And the hardware and software of PROFIBUS bus has carried on the simple introduction.

Find PROFIBUS bus technology has many advantages, applied prospects and market were also very good, this is a worthy of promotion of the fieldbus technology. Although PROFIBUS bus also has some disadvantages, such as it is not easy to set the parameters, add delete nodes in the network needs to reconstruct the logical ring, etc., all these problems in different degree, limits the promotion of PROFIBUS bus.

This paper is the application of the WINCC and STEP7 two software, WINCC software is mainly to do the monitoring picture, monitoring equipment on the spot; STEP7 software design program, and completed the debugging of fieldbus control system.

Key words: PROFIBUS bus motion control rail transport fieldbus

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 选题背景和依据 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 3

第二章 Profibus总线运动控制系统 5

2.1现场总线概述 5

2.2现场总线的特点 5

2.2.1 Profibus现场总线概述 6

2.2.2 Profibus的系统组成 8

2.2.3 Profibus的协议结构 9

2.2.4 Profibus总线的优势与不足 10

2.2.5 Profibus的传输技术 11

2．3 自动控制的原理 12

2.3.1 伺服系统的原理 13

第三章 系统设计 15

3．1控制系统组成 15

3.1.1 PLC的工作原理 17

3.1.2 WinAC三种类型产品 21

3.2 PLC通信设备 22

3.3 系统实行部件 22

3.3.1 伺服电机 22

3.3.2伺服驱动 23

3.3.3 上位PLC 23

3.4 硬件组态 24

3.4.1 WinAC硬件组态 24

3.4.2 S7.300PLC硬件组态 26

3.5 网络与通信组态 26

第四章 程序实现 27

4.1西门子Step 7 PLC编程软件简介 27

4.1.1 STEP7的特性 27

4.1.2 STEP 7具有的功能 27

4.1.3 STEP 7的硬件接口 28

4.1.4 STEP 7的编程功能 28

4.1.5 STEP 7的硬件组态与诊断功能 29

4.2 STEP 7标准软件包支持的语言 30

4.2.1 编写程序 31

4.3 WINCC 概述 32

4.3.1 WinCC的特点 33

4.3.2 WinCC中编辑器实现的功能 33

第五章 总结与展望 35

参考文献 36

致谢 38

第一章 绪论

1.1 选题背景和依据

在现代经济中，由于社会分工明确和经济结构的日趋复杂，各个部门、产业、企业之间的交换关系和相互依赖程度也越来越错综复杂，因此物流产业成为维系这些复杂关系的纽带，它连接社会经济的各个部分并使之成为一个有机的整体。物流产业是经济运行中不可或缺的重要组成部分。然而随着计算机、通信和自动化技术的飞快发展，物流活动也不得不开始走向系统化和专业化，各种专业化的物流服务企业在欧美发达国家大量涌现并呈现出快速的发展趋势，而同时运动控制系统的发展也经历了从直流到交流，从开环到闭环，从模拟到数字，直到基于PC的伺服控制网络系统和基于网络的运动控制的发展过程[1]。

现今网络化成为主流发展方向，现场总线成为连接现场智能设备和自动化系统的全分散控制系统发展的总趋势，而基于现场总线网络的控制系统则是目前自动控制、双向、数字式、多点、多变量、多站的通信网络，其利用数字通信代替了传统的4～20 mA模拟信号[2]，减少了传感器与主控系统的连线以及通信带宽，有效降低了系统成本与复杂度，实现了分布式智能控制，对自动控制领域的技术进步起到了巨大的推动作用。

在众多的现场总线标准中，PROFIBUS现场总线以及其高灵活性、国际化、开放式、高可靠性等优势，在工业自动化领域内得到了广泛的应用。PROFIBUS-DP是一种高速低成本的通信，用于设备级控制系统与分散式I/0的通信。中央控制器(PLC/PC )通过高速串行线同分散的现场设备(如I/O 、驱动器、阀门等)进行通信。中央控制器周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息，总线循环时间必须要比中央控制器的程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供配置功能强有力的诊断。

1.2 国内外研究现状

现场总线用于过程自动化或制造自动化中.实现智能化现场设备与高层设 备之间互联的、开放式、数字化、多点通信的系统[3]。目前，有几种工业现场总线 发展比较成熟并且广泛应用于特定的领域，有过程现场总线( PROFIBUS)、 基金会现场总线(FF)、域网总线( CAN Bus)、局部操作网络( LonWorks)、可寻址远程变换器数据链路( HART)、世界工厂仪表协议(World．FIP)等，其中Profibus由德国西门子公司推出，现已成为欧洲首屈一指的开放式现场总线系统。

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