探索profisafe安全总线协议的研究分析

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1、北京交通大学硕士学位论文PROFIsafe安全总线协议的研究分析姓名：吴成岩申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：唐涛20061201中文摘要摘要：“安全”是铁路运输的永恒主题。由于铁路信号联锁系统是铁路运输的“神经中枢”，铁路信号的发展和铁路运输安全息息相关。随着铁路行车速度和密度的增加，信号技术装备在保证行车安全中发挥了越来越重要的作用，然而，传统的铁路信号联锁系统是以继电器逻辑电路为基础的继电联锁，它的线路复杂，维修困难，可靠性差。在进入信息时代的今天，随着信息技术和网络技术的发展，铁路信号的传统理念正在改变，信号的功能逐步扩大。因此，新建铁路信号系统

2、以及系统的改造需要一种更安全、更可靠、更高效的解决方案，融合现场总线技术的铁路信号控制系统方案，是一种很好的途径。现场总线综合了数字通信技术、计算机技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表技术等多种技术手段，构成了一种全分散、全数字、智能、双向、互连、多变量、多接点的通信与控制系统，成为自动控制发展的趋势。在现有的各种现场总线标准中，PROFIBUS是近年来国际上最为流行的现场总线，也是目前数据传输率最快的一种现场总线(传输率可达12Mbit／s)，PRoFmuS采用开放式国际标准，包括三个方面，即PROFIBUS-PA，PROFIBUS．FMS和PRoFBUS．DP，其中

3、DP是目前欧洲乃至全球应用最广泛的总线系统，它是一种高速低成本总线，用于设备级控制系统与分散式I／O的通信。它安装简单，拓扑结构多样，易于实现冗余，通信实时可靠，功能比较完善，卓越的性能使得它适用于各种工业自动化领域。除此之外，PROFIsafe行规的提出，使PROFIBUS成为唯一能够按照IEC61508标准满足制造业和工业自动化故障安全要求达到SIL3级的安全系统。本文针对主从通信系统，在实验室现有条件下，设计出了基于PROFIBUS—DP的单主单从通信系统，在此过程中引入了GSD文件的概念以及如何应用其组态软件STEP7进行组态。最后，文章详细分析了PROFIsaf

4、e应用行规，并将其安全措施应用于本系统中，使其符合故障．安全的要求。本系统采用的硬件设备主要是西门子的开发包4和鼎实公司的PB—B．RS232总线桥。关键字：PROFIBUS安全通信GSD文件STEP7PROFIsafe分类号；韭塞窑煎塞堂亟±堂僮i佥塞△昌S墅坠￡!ABSTRACTABSTRAC’I!SafetyisalletemaltopicinRailwayTransportation．TheRailwayInterlockingSystemisthe‘'nervecenter'’ofRailwayTransportation．Thedevelopmentofthe

5、RailwaySignaliscloselyrelatedtotheRailwayTransportation．Alongwiththeincreasingofthelrainspeedanddensity,SignalsystemplaysamoreandmoreimportantruleinSafetyassurflnce．However,theformerRailwayInterlockingSystemisrelayinterlockingbasedontherelaylogicalcircuits．Itisverycomplexandhardtomaintain

6、．Nowadays，asthedevelopmentoftechnologyillCommunicationandNetwork，thetraditionalconceptofRailwaySignalischanginganditsfunctionsareextended．Itneedsasolutionwhichissafer,morereliableandmoreefficienttobuildnewRailwaySignalSystemsandrebuildtheexistsystems．ThesolutionofsyncretizingFieldbustechn

7、ologyisaperfectapproach．FieldbustechnologyintegrateDigitalCommunicationtechnology,Computertechnology,AutomaticControltechnology,NetworktechnologyandSOon．Itisanall—distributed，all—digital，intelligent，bidirectional，andcoadjacentcommunicationandcontrolsystem．Itisatrend