profibus課件1.ppt

1、PROFIBUS現(xiàn)場總線,PROFIBUS簡介 PROFIBUS的特性 基本特征 總線訪問方法 智能從站（I slaves） 傳輸介質(zhì) 總線電纜診斷,PROFIBUS簡介,在具有少數(shù)幾個站和具有現(xiàn)場設備的單元網(wǎng)絡中，用于過程控制和現(xiàn)場通信的總線系統(tǒng)，以及用于符合IEC 61158/EN 50 170數(shù)據(jù)通信的總線系統(tǒng)。 其中包括用于過程和現(xiàn)場通信的： PROFIBUS DP，用于與現(xiàn)場設備的快速、循環(huán)數(shù)據(jù)交換； PROFIBUS PA，用于本質(zhì)安全系統(tǒng)的過程自動化中； 用于數(shù)據(jù)通信： PROFIBUS FMS，用于可編程控制器和現(xiàn)場設備之間的數(shù)據(jù)通信；,PROFIBUS特性,標準 PROFIB

2、US滿足IEC 61158，GB/T 20540-2006(JB/T 10308.3-2001)，EN 50170 Volume 2 標準（歐洲標準） 拓撲結構 電氣網(wǎng)絡 線型、樹型 光纖網(wǎng)絡 線型、樹型、環(huán)型（其中一條斷了，其余仍能通訊，冗余能力高） 無線連接 點對點；點對多點 網(wǎng)絡大小 電氣網(wǎng)絡 使用中繼器最大9.6KM（不用中繼器1KM，一個網(wǎng)絡最多可用9個） 光纖網(wǎng)絡 最大90KM 無線連接 最大15M 傳輸介質(zhì) 電氣網(wǎng)絡 帶屏蔽層雙絞線電纜 光纖網(wǎng)絡 光纖電纜（玻璃、PCF和塑料） 無線連接 紅外線（15米以內(nèi)） 傳輸率 9.6kbit/s至12Mbit/s(可調(diào)整) 包括用于PRO

3、FIBUS PA的31.25kbit/s（固定不可變） 節(jié)點數(shù)目 最大127個（包括主從一起），編號從0至126 訪問方法 帶有主/從協(xié)議的令牌傳遞 協(xié)議 PROFIBUS DP，PG/OP通信，S7通信，S5兼容通信（SEND/RECEIVE），F(xiàn)MS,通過文本信息轉(zhuǎn)換 使不同廠商產(chǎn)品可通訊,PROFIBUS基本特征,PROFIBUS定義了串行現(xiàn)場總線系統(tǒng)的技術和功能特征，利用該總線系統(tǒng)，可以組網(wǎng)連接底層（傳感器/執(zhí)行器層）的分布式數(shù)字可編程現(xiàn)場控制器和中間執(zhí)行層（單元級）設備。PROFIBUS區(qū)分主站和從站設備。 主站設備 主站設備決定了總線上的數(shù)據(jù)流量。一個主站如果具有總線訪問授權，就可

4、以發(fā)送消息而無需外部請求。在PROFIBUS協(xié)議中，也稱主站為主動站。 從站設備 從站設備是低成本的I/O設備。典型的從站設備是傳感器、執(zhí)行器和測量變送器。它們不能分配總線訪問授權，也就是說，它們只允許響應接收到的信息或在主站請求時給出響應消息。從站也稱為被動站。它們只占用總線協(xié)議的一小部分。因此，總線協(xié)議極其簡單。,線型結構,站1,站2,站3,有時我們稱線型結構為總線結構，當然不是每個總線都具有線型結構。此時，所有節(jié)點都只需要一個接口即可連接到總線上。 對于線型結構來說在任何一段時間內(nèi)都只有一個節(jié)點可以發(fā)送信息，而其它站只能偵聽。 這就要求制定規(guī)則來管理何時何站具有發(fā)送授權，這些規(guī)則稱為總線

5、訪問方法。,樹型結構,主站,從站1,從站2,智能從站1,從站1,從站2,樹型結構可以看作是不同長度以及不同類型的多個線型結構的串聯(lián)。,環(huán)型結構,主站,從站1,從站2,從站3,PROFIBUS總線訪問方法,令牌總線方法 1、依照其總線地址的升序排列，連接到PROFIBUS上的所有節(jié)點形成了一個邏輯令牌環(huán)。 2、令牌，即訪問傳輸介質(zhì)的權利，使用一種特殊的令牌消息，在主動總線節(jié)點之間進行傳遞。如果一個節(jié)點擁有令牌，它就可以發(fā)送消息直到所謂的令牌持有時間（根據(jù)組態(tài)決定）結束為止。如果令牌持有時間結束，該站只允許發(fā)送高優(yōu)先級的消息。如果一個節(jié)點沒有可以發(fā)送的消息，那么它就把令牌傳遞給邏輯環(huán)中的下一個節(jié)點

6、。,智能從站,在S7范圍中能預處理信號的現(xiàn)場設備（含CPU）稱為“智能從站”。 主站可以直接訪問智能從站的存儲器中的數(shù)據(jù)，無需訪問I/O模塊。,從站與智能從站之間的直接數(shù)據(jù)通信，單主站,DP-Master,DP-Slave ET 200M,DP-Slave ET 200B,DP-Slave ET 200B,I-Slave ET 200X或S7-300,DP-Master system,PROFIBUS,直接數(shù)據(jù)交換，可以讀取，但不可寫,使用該組態(tài)，來自DP從站的輸入數(shù)據(jù)可以非常快速的傳輸?shù)絇ROFIBUS DP子網(wǎng)中的智能DP從站。 一般來說，所有的簡單DP從站以及其它智能DP從站可以使用選定

7、的輸入數(shù)據(jù)，并且將該數(shù)據(jù)用于DP從站之間的直接數(shù)據(jù)交換。這些數(shù)據(jù)只能由像CPU 315-2DP這樣的智能DP從站所接收。,從站與智能從站之間的直接數(shù)據(jù)通信，多主站,DP-Master 1,DP-Slave 1.3 ET 200M,DP-Slave 1.1 ET 200B,DP-Slave 1.2 ET 200M,DP-Master system 2,PROFIBUS,物理PROFIBUS-DP子網(wǎng)中的多個DP主站系統(tǒng)。使用該組態(tài)，來自簡單DP從站的信號可以非?？焖俚倪M行跨DP主站系統(tǒng)之間的信息交換，即與其它DP主站系統(tǒng)下PROFIBUS DP子網(wǎng)上的智能DP從站交換數(shù)據(jù)。 因此，像CPU 31

8、5-2DP這樣的智能DP從站可以讀取來自于簡單DP從站的輸入數(shù)據(jù)，也可以讀取來自于不同DP主站系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)，并把該數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)剿妮斎霐?shù)據(jù)區(qū)域。 一般說來，所有的簡單DP從站可以使用DP從站之間用于直接數(shù)據(jù)交換（DX）所選定的輸入數(shù)據(jù)。然而，只有像CPU 315-2DP這樣的智能DP從站才能使用這些數(shù)據(jù)。,DP-Master 2,I-Slave 2.3 ET 200X或S7-300,DP-Slave 2.1 ET 200B,DP-Slave 2.2 ET 200M,DP-Master system 1,直接數(shù)據(jù)交換,兩個主站系統(tǒng)之間的直接數(shù)據(jù)通信,DP-Master 1,DP-Slave

9、1.1 ET 200B,DP-Slave 1.2 ET 200M,DP-Master system 2,PROFIBUS,物理PROFIBUS-DP子網(wǎng)中的多個DP主站系統(tǒng)也稱為多主站系統(tǒng)。使用該組態(tài)，可以從物理PROFIBUS DP子網(wǎng)中的不同DP主站系統(tǒng)的DP主站中直接讀出來自智能DP從站或簡單DP從站的輸入數(shù)據(jù)。該機制也稱為共享輸入，因為可以跨主站系統(tǒng)使用輸入數(shù)據(jù)。,DP-Master 2,I-Slave 2.3 ET 200X或S7-300,DP-Slave 2.1 ET 200B,DP-Slave 2.2 ET 200M,DP-Master system 1,直接數(shù)據(jù)交換,只可讀取,

10、PROFIBUS傳輸介質(zhì),電氣網(wǎng)絡使用帶屏蔽層的雙絞線電纜。 在PROFIBUS中，節(jié)點通過總線端子或總線連接器連接到總線（每個網(wǎng)段最多32個節(jié)點）。 單獨的網(wǎng)段通過中繼器連接到一起。 傳輸速率可以逐級從9.6Kbit/s調(diào)整到1.5Mbit/s。 雙絞線電纜的參數(shù)： 綠色芯線（-） 紅色芯線（+） 回路阻抗 135165歐姆 波阻抗 110歐姆/公里 芯線直徑 0.64mm 芯線橫截面積 0.34平方mm 單位長度電容 30pF/m,PROFIBUS傳輸介質(zhì),第一站的接口,+5V VP（6）,RxD/TxD-P(3),RxD/TxD-N（8）,總線端子,DGND(5),390,220,390

11、,+5V VP（6）,RxD/TxD-P(3),RxD/TxD-N（8）,DGND(5),390,220,390,總線端子,數(shù)據(jù)線B,數(shù)據(jù)線A,站1.,A,B,站32,A,B,終端電阻消耗信號以防干擾,最后一個站的接口,電氣PROFIBUS DP的終端電阻,N,N,N,N,具有PROFIBUS DP接口的CPU（線形結構）,N=PROFIBUS DP節(jié)點,需要終端電阻,ON,ON,具有PROFIBUS DP接口的CPU（樹形結構）,N,N,N,N,N,需要終端電阻,需要終端電阻,ON,ON,終端電阻：接通網(wǎng)段的第一個和最后一個站的終端電阻。對于老型號的總線連接器來說，就是打開總線連接器的蓋子，

12、并把開關設置為“ON”。對于新型號，則將位于連接器外部的紅色撥動開關打到“ON”位置。 端接原則：只有當終端電阻所插入的節(jié)點的電源為打開的情況下，才能正確端接PROFIBUS。如果不方便這樣做，可以通過附帶電源的RS485終端電阻（6ES7972-0DA00-0AA0）來進行連接。在這種情況下，終端電阻將通過其它I/O組件的獨立電壓或通過連接到I/O的上位電路的電壓來提供永久電源。 PROFIBUS端接器是有源總線端接。其重要優(yōu)勢是可以關閉、移除或置換總線上的節(jié)點，而不會對數(shù)據(jù)通信產(chǎn)生負面影響。這尤其適合于那些迄今為止其總線電纜兩端必須安裝端接器并供電的節(jié)點。,診斷中繼器，在線診斷總線電纜,簡

13、介： 在運行期間，總線電纜可能因遭受外部影響而導致?lián)p害。尤其是受到重壓時，例如，由于拖曳電纜或強烈振動。 在這種情況下，應該對電纜進行頻繁檢查，將故障減少到最小。 診斷中繼器用于運行期間的診斷。作為RS485中斷器集成到PROFIBUS DP網(wǎng)絡中，并能提供強大的電纜診斷功能。 診斷中繼器可以識別下列電纜故障： 回路A或B斷開 芯線與屏蔽層短路（信號電纜） 缺少總線終端電阻 在STEP7中，診斷中繼器通過COM PROFIBUS或GSD文件組態(tài)為標準從站。,用于檢測RS485總線電纜的BT200測試設備,測試PROFIBUS電纜： 電纜斷開/屏蔽層斷開 電纜之間或電纜和屏蔽層之間短路 數(shù)據(jù)電纜

14、斷開/短路時的故障定位 檢測引起故障的反射 電纜替換 已安裝電纜的長度 檢查從站的可訪問性： 可訪問從站的列表 對單個從站的專間尋址 檢查主站和從站的RS 485接口： RS 485驅(qū)動 電纜端接器的電源 RTS信號 顯示PROFIBUS DP地址 應用：在安裝階段，可以使用BT200測試設備來測試PROFIBUS電纜。在節(jié)點連接好之后，仍然可以檢查布線?？梢钥焖俣唵蔚貦z測安裝錯誤。安裝系統(tǒng)的人員不需要具有專業(yè)的PROFIBUS知識。甚至在系統(tǒng)啟動階段之前，就可以使用BT200來測試PROFIBUS DP從站和主站的RS485接口。 即使PROFIBUS DP上沒有主站，也可以列出布線完好的總線上所有可尋址的從站。這樣，就可以預先檢查單個總線網(wǎng)段的運行能力。這可以減少啟動時間。在出現(xiàn)故障的情況下，有助于定位故障，從而可將設備停工期減到最小。,使用BT200來