《工業(yè)機(jī)器人與智能制造》課件35-4.3 Profibus總線

《先進(jìn)制造技術(shù)》單元4

智能制造延時(shí)符單元4智能制造4.1智能制造概述4.2現(xiàn)場(chǎng)總線4.3Profibus總線4.4工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET4.5工業(yè)機(jī)器人通信基礎(chǔ)4.6PLC控制系統(tǒng)4.7任務(wù)-工業(yè)機(jī)器人輸入輸出（I/O）的接線Profibus總線1.Profibus總線概述過程現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus作為一種國際化、開放式、不依賴設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，是唯一的全集成過程和工廠自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)總線解決方案，已被廣泛應(yīng)用于加工制造、過程和樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域。Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線由西門子公司聯(lián)合十幾家德國公司及研究所共同推出，包括DP、FMS以及PA三部分。Profibus總線①DP(DecentralizedPeripherals,分布式外圍設(shè)備)用于分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于工廠自動(dòng)化中，可以由中央控制器控制許多的傳感器及執(zhí)行器，也可以利用標(biāo)準(zhǔn)或選用的診斷機(jī)制得知各模塊的狀態(tài)；②FMS（FieldbusMessageSpecification,現(xiàn)場(chǎng)信息規(guī)范）適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開關(guān)等一般自動(dòng)化；③PA（ProcessAutomation,過程控制自動(dòng)化）則是用于過程自動(dòng)化的總線類型。Profibus總線Profibus的傳輸速率為9.6Kbps至12Mbps,最大傳輸距離在12Mbps時(shí)為100m,1Mbps時(shí)為400m可用中繼器延長至10Km。其傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，也可以是光纜。Profibus總線最多可掛接127個(gè)站點(diǎn)。Profibus總線過程現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus具體說明了串行現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)和功能特性，它可使分散式數(shù)字化控制器從現(xiàn)場(chǎng)底層到車間級(jí)網(wǎng)絡(luò)化，該系統(tǒng)分為主站和從站，典型的主從PROFIBUS-DP總線如圖所示。典型的主從PROFIBUS-DP總線Profibus總線2.Profibus協(xié)議結(jié)構(gòu)Profibus協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)，以開放式互連系統(tǒng)作為參考模型的。Profibus-DP使用第一、二層和用戶接口。這種結(jié)構(gòu)確保數(shù)據(jù)傳輸能夠快速和有效地進(jìn)行，直接數(shù)據(jù)鏈路映像（DDLM）為用戶接口提供第二層功能映像，用戶接口規(guī)定用戶和系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細(xì)說明各種不同Profibus-DP設(shè)備的設(shè)備行為。Profibus總線Profibus-FMS定義第一、二、七層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范和底層接口。Profibus-PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的Profibus-DP協(xié)議。另外，PA還描述設(shè)備行為的PA行規(guī)。Profibus總線3.Profibus的技術(shù)特點(diǎn)(1)總線存取協(xié)議。三種系列的Profibus均使用單一的總線存取協(xié)議，數(shù)據(jù)鏈路層采用混合介質(zhì)存取方式，即主站間按令牌方式、主站和從站間按主從方式工作。(2)靈活的配置。根據(jù)不同的應(yīng)用對(duì)象，可靈活選取不同規(guī)格的總線系統(tǒng)。(3)本征安全。目前被普遍接受的電氣設(shè)備防爆技術(shù)措施有隔爆、增安、本征安全等。對(duì)低功率電氣設(shè)備(如自動(dòng)化儀表)，最理想的保護(hù)技術(shù)是本征安全防爆技術(shù)。它是一種以抑制電火花和熱效應(yīng)量為防爆手段的“安全設(shè)計(jì)”技術(shù)。Profibus總線(4)功能強(qiáng)大的FMS。FMS提供上下文環(huán)境管理、變量的存取、定義域管理、程序調(diào)用管理、事件管理、對(duì)虛擬現(xiàn)場(chǎng)器件的支持以及對(duì)象字典管理等服務(wù)功能。Profibus總線4.Profibus總線在自動(dòng)化系統(tǒng)中的位置自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般分為三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。采用Profibus總線的工廠自動(dòng)化系統(tǒng)的典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖所示。采用Profibus總線的工廠自動(dòng)化系統(tǒng)的典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Profibus總線基于現(xiàn)場(chǎng)總線ProfibusDP/PA的控制系統(tǒng)位于工廠自動(dòng)化系統(tǒng)的底層，即現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)?，F(xiàn)場(chǎng)總線面向現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)的數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)。采用Profibus總線的工廠自動(dòng)化系統(tǒng)的典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Profibus總線5.Profibus控制系統(tǒng)組成（1）一類主站一類主站指PLC、PC或可做一類主站的控制器，一類主站完成總線通信控制與管理。一類主站是中央控制器，它在預(yù)定的信息周期內(nèi)與分散的站交換信息。（2）二類主站二類主站指操作員工作站（如PC機(jī)加圖形監(jiān)控軟件）、編程器、操作面板等，在系統(tǒng)組態(tài)操作時(shí)使用，完成各站點(diǎn)的數(shù)據(jù)讀寫、系統(tǒng)配置、系統(tǒng)監(jiān)控、故障診斷等。Profibus總線（3）從站DP從站是進(jìn)行輸入/輸出信息采集和發(fā)送的外圍設(shè)備，包括I/O設(shè)備、驅(qū)動(dòng)器、HMI、閥門等。Profibus總線6.Profibus控制系統(tǒng)配置的幾種形式根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是否具備Profibus接口，Profibus控制系統(tǒng)配置可分為三種形式。Profibus總線①總線接口型：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備不具備Profibus接口，采用分散式I/O為總線接口與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接。②單一總線型：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都具備Profibus接口。③混合型：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備部分具備Profibus接口，在較長的一段時(shí)期內(nèi)，這將是相當(dāng)普遍