第4講PROFIBUS現(xiàn)場總線 2

1、1現(xiàn)場總線技術(shù)現(xiàn)場總線技術(shù)2Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線P R O F I B U S 3Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS-PA什么是什么是 PROFIBUS-PA ? 本質(zhì)本質(zhì)PROFIBUS-PA=PROFIBUS-DP 通信通信+對現(xiàn)場設(shè)備優(yōu)選的傳輸技術(shù)對現(xiàn)場設(shè)備優(yōu)選的傳輸技術(shù)PROFIBUS-PAJ x+PROFIBUS-DP4Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS-PA什么是什么是 PROFIBUS-PA ?應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍變送器、閥、執(zhí)行器等等變送器、閥、執(zhí)行器等等 通過串行總線系統(tǒng)連接通過串行總線系統(tǒng)連接在化學(xué)工業(yè)和過程控制中使用在化學(xué)工業(yè)和過

2、程控制中使用通過數(shù)據(jù)線對現(xiàn)場設(shè)備供電通過數(shù)據(jù)線對現(xiàn)場設(shè)備供電在危險區(qū)域在危險區(qū)域 (EExi 型保護(hù)區(qū)域型保護(hù)區(qū)域)應(yīng)用應(yīng)用PROFIBUS-PA = 用于過程自動化的用于過程自動化的 PROFIBUSJ x+5Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA 適應(yīng)所有過程自動化領(lǐng)域適應(yīng)所有過程自動化領(lǐng)域l 對防爆和非防爆區(qū)域過程自動化的低端應(yīng)用，對防爆和非防爆區(qū)域過程自動化的低端應(yīng)用，PROFIBUS-PA 是優(yōu)選的。是優(yōu)選的。l PROFIBUS-PA 完全滿足化學(xué)工業(yè)用戶組織完全滿足化學(xué)工業(yè)用戶組織(如如 NAMUR)對數(shù)字現(xiàn)場總線對數(shù)字現(xiàn)場總線 的要求的要

3、求 p 海上海上 p 石化工業(yè)石化工業(yè) p 化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè) p 發(fā)電和電力輸送發(fā)電和電力輸送 p 化學(xué)爆炸試驗化學(xué)爆炸試驗 p 制藥制藥 p 食品飲料工業(yè)食品飲料工業(yè) p 水污水處理水污水處理 性能性能價格6Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS-PAZone 2采用采用PROFIBUS-PA 技術(shù)，技術(shù)，PA設(shè)備設(shè)備運行在下列防爆區(qū)域運行在下列防爆區(qū)域Zone 0:危險的爆炸瓦斯氣體經(jīng)常或長期存在的區(qū)域Zone 1:在正常運行期間危險的爆炸瓦斯氣體有可能存在的區(qū)域Zone 2:不希望在正常運行期間存在危險的爆炸瓦斯氣體的區(qū)域 Zone 1Zone 1 Zone 0Zone 0Z

4、one 07Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA 與與 420mA 系統(tǒng)的比較系統(tǒng)的比較i總線耦合器 1PNCPNCI/O 模塊 (1-x)終端塊 (PNC)I/O moduleX1終端塊灰色線變送器供電源終端塊 Exi, 藍(lán)色線分配器連接盒傳感器 1 . nPROFIBUS PA nPROFIBUS PA 1總線耦合器 n連接總線PROFIBUS DP4.20 mA 系統(tǒng)系統(tǒng)PROFIBUS-PA傳感器 1 . nixx過程接近元件8Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS-PA節(jié)省成本的潛力節(jié)省成本的潛力安裝安裝節(jié)省節(jié)省電線電線PLC I

5、/O 板板安裝元件安裝元件 (Ex-/電流隔離器等電流隔離器等)排列機(jī)架排列機(jī)架空間空間減少錯誤減少錯誤減少安裝時間減少安裝時間9Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA的基本成份的基本成份PROFIBUS-DP 現(xiàn)場總線系統(tǒng)現(xiàn)場總線系統(tǒng)主站主站( 1 類類)從站從站(現(xiàn)場設(shè)備、分散現(xiàn)場設(shè)備、分散 I/Os、信號循環(huán)控制器、信號循環(huán)控制器、接到接到 PROFIBUS-PA的鏈接器的鏈接器)主站主站(2 類類)PROFIBUS-DPPROFIBUS-PAJ x+10Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA的組態(tài)的組態(tài)拓?fù)?/p>

6、拓?fù)銬CS/PLC段段連接盒連接盒PROFIBUS-PADP/PA 鏈接器24 VPROFIBUS-DPx+11Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA的組態(tài)的組態(tài)現(xiàn)場設(shè)備的供電現(xiàn)場設(shè)備的供電DCS/PLCPROFIBUS-PA31.25 kbit/sW 100mF1雙絞屏蔽電纜總長度最大 1,900米(保護(hù)類型：EEx ib,爆炸組: IIC) 10 mA 10 mA 10 mA 10 mA 10 mA24 V現(xiàn)場設(shè)備供電:Ex 區(qū): max. 10Non-Ex 區(qū): max. 30Spurmax. 30 mDP/PA LinkPROFIBUS-DPx+

7、 120 mA12Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA的成份的成份網(wǎng)絡(luò)元件耦合器和鏈接器網(wǎng)絡(luò)元件耦合器和鏈接器DP/PA 鏈接器鏈接器(模板擴(kuò)展，中央模板最多帶3個耦合器)DP/PA耦合器耦合器PROFIBUS-PA31.25 kbit/s24 VNon-Ex區(qū)區(qū):I 320 mA,最多最多 30 個現(xiàn)場設(shè)備個現(xiàn)場設(shè)備24 VNon-Ex: 最多最多 30 個現(xiàn)場設(shè)備個現(xiàn)場設(shè)備Ex:最多最多 3 x 10 個現(xiàn)場設(shè)備個現(xiàn)場設(shè)備J 24 VJ Ex 區(qū)區(qū):I 1,000,00047Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS的實現(xiàn)的實現(xiàn)對對PROF

8、IBUS-DP 智能從設(shè)備智能從設(shè)備用單微控制器的實現(xiàn)用單微控制器的實現(xiàn) 用戶應(yīng)用軟件應(yīng)用接口和 PROFIBUS-DP 軟件用戶應(yīng)用硬件微控制器:協(xié)議 Asic如 SPC3/SPC4IX-1,總線接口RS 485/光纖地址數(shù)據(jù)PROFIBUS48Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS的實現(xiàn)的實現(xiàn)對對 PROFIBUS-DP / FMS 智能從設(shè)備復(fù)雜的實現(xiàn)智能從設(shè)備復(fù)雜的實現(xiàn)帶微控制器的主機(jī)雙雙 RAM命令數(shù)據(jù)本地RAM本地Eprom協(xié)議l ASIC如 SPC3, SPC4IX-1RS 485 /光纖接口16 位微控制器位微控制器主機(jī)運行有關(guān)主機(jī)運行有關(guān)微控制器的應(yīng)用軟件微控制器

9、的應(yīng)用軟件PROFIBUS 接口運行有關(guān)微控制器的協(xié)議軟件接口運行有關(guān)微控制器的協(xié)議軟件PROFIBUS49Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS的實現(xiàn)的實現(xiàn)PROFIBUS-PA現(xiàn)場設(shè)備接口的實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備接口的實現(xiàn) (如，如，PROFIBUS-PA 溫度變送器的接口溫度變送器的接口)D/A, A/D0-10 V0/4-20 mASIEMENSSIM 1SIEMENSSPC 4MitsubishiM16CIBus connection to IEC 1158-2 technology50Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS的實現(xiàn)的實現(xiàn)主設(shè)備接口的實現(xiàn)主設(shè)備接口的實現(xiàn)(

10、如，如， PLC 的的PROFIBUS-DP 接口接口)Protocol ASICe.g. ASPC216 Bit Micro-controllerRS-485InterfaceSRAMorDual-Port-RAMFlashor EPROMDual-PortRAM為命令和為命令和 I/O映象數(shù)據(jù)的主機(jī)接口映象數(shù)據(jù)的主機(jī)接口connection to RS 485 media51Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS的實現(xiàn)的實現(xiàn)串行串行 PROFIBUS - 控制器控制器 SPC 3 (Siemens)總線接口單元總線接口單元中斷控制器中斷控制器看門狗看門狗模式模式/狀態(tài)狀態(tài)/參數(shù)

11、寄存器參數(shù)寄存器微序列器微序列器RAM控制器控制器UART空閑定時器空閑定時器波特率發(fā)生器波特率發(fā)生器SPC3內(nèi)部內(nèi)部1.5 kBRAMCPU控制線控制線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線地址線地址線TxDRxD時鐘分頻輸出時鐘分頻輸出時鐘輸入時鐘輸入52Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線53Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS的實現(xiàn)的實現(xiàn)75ALS176D差分總線收發(fā)芯片（驅(qū)動器）差分總線收發(fā)芯片（驅(qū)動器）54Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS的實現(xiàn)的實現(xiàn)PROFIBUS-DP從站智能測控節(jié)點的系統(tǒng)設(shè)計從站智能測控節(jié)點的系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)工業(yè)現(xiàn)場信號處理微控制器通信控制器EEPROM+

12、WDTEEPROM+WDTDIP設(shè)定RS485驅(qū)動器DC/DC電源模塊光電隔離傳感器變送器執(zhí)行器PROFIBUS-DP55Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS的實現(xiàn)的實現(xiàn)硬件設(shè)計硬件設(shè)計(1)-總體總體56Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS的實現(xiàn)的實現(xiàn)硬件設(shè)計硬件設(shè)計(2)-數(shù)字量輸入輸出數(shù)字量輸入輸出當(dāng)跳線當(dāng)跳線JP1JP1的的1-21-2短路，短路，JP2JP2的的1-21-2斷開，斷開，2-32-3短路時，短路時，DI+DI+和和DI-DI-可接一干可接一干接點信號接點信號當(dāng)跳線當(dāng)跳線JP1JP1的的1-21-2斷開，斷開，JP2JP2的的1-21-2短路，短路，2-32-3斷開時，斷開時，DI+DI+和和DI-DI-可接一有可接一有源信號源信號57Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS的實現(xiàn)的實現(xiàn)軟件設(shè)計軟件設(shè)計(1)-從站初始化從站初始化58Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線PROFIBUS的實現(xiàn)的實現(xiàn)軟件設(shè)計軟件設(shè)計(2)-主程序流程圖主程序流程圖開始開始CPU內(nèi)部寄存器初始化內(nèi)部寄存器初始化SPC3初始化初始化啟動啟動SPC3刷新輸出數(shù)據(jù)刷新輸出數(shù)據(jù)刷新輸入數(shù)據(jù)刷新輸入數(shù)據(jù)寫外部診斷寫外部診斷有外部診斷？有外部診斷？NY59Profibus 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線思考題思考題1、如何理解、如何理解 PRO