第二章 Profibus现场总线通信系统的组建

第二章第二章 Profibus 现场总线现场总线通信系统的组建通信系统的组建 2.1 Profibus 基础基础2.1 Profibus 基础基础Profibus优点优点:1.节省硬件和安装费用，减少硬件成份节省硬件和安装费用，减少硬件成份(I/O,终端块、隔离栅终端块、隔离栅)，更，更容易、更快捷和低成本的安装容易、更快捷和低成本的安装Profibus减少减少40%的安装费用。的安装费用。2.节省工程费用更容易组态节省工程费用更容易组态(对所有设备只需一套工具对所有设备只需一套工具)。更容易保。更容易保养和维修，更容易和更快捷的系统起动。养和维修，更容易和更快捷的系统起动。3.更大的制造灵活性更大的制造灵活性,改进功能减少故障时间，准确、可靠的诊断改进功能减少故障时间，准确、可靠的诊断数据，可靠的数字传输技术。数据，可靠的数字传输技术。2.1 Profibus 基础基础2.1.1 Profibus现场总线的分类现场总线的分类2.1 Profibus 基础基础2.1.1 Profibus现场总线的分类现场总线的分类Profibus-DP:是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式与分散式I/O的通信。的通信。Profibus-PA：专为过程自动化设计，可使传感器和执行机专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并有本质安全规范。构联在一根总线上，并有本质安全规范。Profibus-FMS：用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时的多主网络。时的多主网络。2.1 Profibus 基础基础（1）代替）代替 PLC/PC 与与 I/O 之间昂贵的电线，减少组态和维护之间昂贵的电线，减少组态和维护费用。费用。（2）传输快速，传输）传输快速，传输 1 千字节的输入数据和千字节的输入数据和 1千字节的输出数千字节的输出数据所需时间据所需时间2 ms。（3）被所有主要的）被所有主要的 PLC 制造商支持。制造商支持。（4）单主和多主网络。）单主和多主网络。（5）每个站的输入和输出数据最多可达）每个站的输入和输出数据最多可达244字节字节 1.Profibus-DP的特点的特点2.1.1 Profibus现场总线的分类现场总线的分类2.1 Profibus 基础基础2.1.1 Profibus现场总线的分类现场总线的分类(1)基于扩展的基于扩展的Profibus-DP协议和协议和IEC 1158-2 传输技术传输技术,适用于适用于代替现今的代替现今的4.20 mA 技术。技术。(2)仅用一根双绞线进行数据通信和供电仅用一根双绞线进行数据通信和供电,进行控制、调节和监进行控制、调节和监视。视。(3)可靠的串行数字传输可靠的串行数字传输,通过串行总线连接仪器仪表与控制系通过串行总线连接仪器仪表与控制系统。统。(4)适用于本质安全的应用区域，由于适用于本质安全的应用区域，由于Profibus-PA行规，保证行规，保证了互操作性和互换性仪器仪表的维护和诊断信息。了互操作性和互换性仪器仪表的维护和诊断信息。2.Profibus-PA的特点的特点2.1 Profibus 基础基础2.1.1 Profibus现场总线的分类现场总线的分类2.Profibus-PA的特点的特点Profibus-PA的典型配置系统的典型配置系统2.1 Profibus 基础基础2.1.1 Profibus现场总线的分类现场总线的分类（1）FMS最佳适用于车间级智能主站间通用的、面向对象的通最佳适用于车间级智能主站间通用的、面向对象的通信。信。（2）FMS提供一个提供一个 MMS-功能子集功能子集（MMS 即即 Manufacturing Message Specification,ISO9506)主要应用区域大数量的数据传输，主要应用区域大数量的数据传输，例如程序、数据块等若干个分散过程部分集成到一个公共过程中智例如程序、数据块等若干个分散过程部分集成到一个公共过程中智能站间的通信。能站间的通信。3.Profibus-FMS的特点的特点2.1 Profibus 基础基础2.1.1 Profibus现场总线的分类现场总线的分类3.Profibus-FMS的特点的特点 典型的典型的Profibus-FMS系统系统2.1 Profibus 基础基础2.1.2Profibus总线的通信协议总线的通信协议1.Profibus总线的通信协议总线的通信协议纯主纯主-主系统主系统(令牌传送方式令牌传送方式)，纯主，纯主-从系统从系统(主从方式主从方式)以及两种方式的组合以及两种方式的组合.2.1 Profibus 基础基础纯主纯主-主系统主系统(令牌传送方式令牌传送方式)2.1.2Profibus总线的通信协议总线的通信协议1.Profibus总线的通信协议总线的通信协议2.1 Profibus 基础基础纯主纯主-从系统从系统(主从方式主从方式)2.1.2Profibus总线的通信协议总线的通信协议1.Profibus总线的通信协议总线的通信协议2.1 Profibus 基础基础2.1.2Profibus总线的通信协议总线的通信协议1.Profibus总线的通信协议总线的通信协议两方式的组合两方式的组合2.1 Profibus 基础基础2.Profibus现场总线的传输技术现场总线的传输技术2.1.2Profibus总线的通信协议总线的通信协议(1)用于用于DP和和FMS的的RS-485传输技术传输技术使用中继器连接各点总线段使用中继器连接各点总线段2.1 Profibus 基础基础2.Profibus现场总线的传输技术现场总线的传输技术2.1.2Profibus总线的通信协议总线的通信协议(1)用于用于DP和和FMS的的RS-485传输技术传输技术2.1 Profibus 基础基础2.Profibus现场总线的传输技术现场总线的传输技术2.1.2Profibus总线的通信协议总线的通信协议(1)用于用于DP和和FMS的的RS-485传输技术传输技术型接头的内部电阻及其总线电缆连接型接头的内部电阻及其总线电缆连接2.1 Profibus 基础基础2.Profibus现场总线的传输技术现场总线的传输技术2.1.2Profibus总线的通信协议总线的通信协议(1)用于用于DP和和FMS的的RS-485传输技术传输技术RS-485总线结构总线结构2.1 Profibus 基础基础传传输速率所对应的最大传输长度输速率所对应的最大传输长度波特率波特率/(kbit)9.619.293.75187.5500150012000传输长度传输长度/m12001200120010004002001002.Profibus现场总线的传输技术现场总线的传输技术2.1.2Profibus总线的通信协议总线的通信协议(1)用于用于DP和和FMS的的RS-485传输技术传输技术2.1 Profibus 基础基础2.Profibus现场总线的传输技术现场总线的传输技术2.1.2Profibus总线的通信协议总线的通信协议(2)IEC 1158-2:用于用于 PA IEC 1158-2传输技术能满足化工、石化等工作对环境的要求，可保传输技术能满足化工、石化等工作对环境的要求，可保证本质安全，并通过总线向现场设备供电。这是一种位同步协议，可证本质安全，并通过总线向现场设备供电。这是一种位同步协议，可进行无电流的连续传输，通常称为进行无电流的连续传输，通常称为H1。PA总线的结构总线的结构2.1 Profibus 基础基础2.Profibus现场总线的传输技术现场总线的传输技术2.1.2Profibus总线的通信协议总线的通信协议(3)光纤光纤 光纤是一种采用玻璃作为传输介质，以光的形式传递信息的技术。光纤是一种采用玻璃作为传输介质，以光的形式传递信息的技术。光纤电缆对电磁干扰光纤电缆对电磁干扰 不敏感并能保证总线上站与站的电气隔离，允许不敏感并能保证总线上站与站的电气隔离，允许Profibus系统站之间的距离最大可过系统站之间的距离最大可过15km。2.1 Profibus 基础基础1.现场设备的分类现场设备的分类2.1.3Profibus系统的配置系统的配置（1）根据现场设备是否具有）根据现场设备是否具有Profibus接口分为以下几种。接口分为以下几种。1）现场设备都不具有）现场设备都不具有Profibus接口，接口，2）所有设备都有）所有设备都有Profibus接口接口3）部分设备有）部分设备有Profibus接口接口2.1 Profibus 基础基础（2）根据现场设备在控制系统中的作用不同，现场设备可分为以下几种。）根据现场设备在控制系统中的作用不同，现场设备可分为以下几种。1.现场设备的分类现场设备的分类2.1.3Profibus系统的配置系统的配置1）1类主站类主站(DPM1)。这类设备是中央控制器。这类设备是中央控制器,有能力控制若干从站，有能力控制若干从站，完成总线通信控制、管理及周期性数据访问。无论完成总线通信控制、管理及周期性数据访问。无论Profibus采用何种结采用何种结构，构，1类主站都是系统必须的。比较典型的的类主站都是系统必须的。比较典型的的DPM1有有PLC、PC等。等。2）2类主站（类主站（DPM2）。主要作用是管理）。主要作用是管理1 类主站的组态数据和诊断类主站的组态数据和诊断数据的设备，同时具有数据的设备，同时具有1 类主站通信的的能力，用于完成各站点的数据类主站通信的的能力，用于完成各站点的数据读写、系统组态、监控、故障诊断等，常用的读写、系统组态、监控、故障诊断等，常用的DPM2设备有编程器、操设备有编程器、操作员工作站、触摸屏等。作员工作站、触摸屏等。3）从站。从站是对数据和控制信号进行输入）从站。从站是对数据和控制信号进行输入/输出的现场设备，提供输出的现场设备，提供I/O数据并分配给数据并分配给1类主站，从站在主站的控制下完成组态、参数修改、类主站，从站在主站的控制下完成组态、参数修改、娄据交换等。娄据交换等。2.1 Profibus 基础基础。2.Profibus从站的配置从站的配置2.1.3Profibus系统的配置系统的配置（1）由）由PLC或其它智能控制器做或其它智能控制器做Profibus系统中的一个从站系统中的一个从站（2）分散式的远程）分散式的远程I/O（3）智能现场设备）智能现场设备2.1 Profibus 基础基础3.Profibus系统主站的配置系统主站的配置2.1.3Profibus系统的配置系统的配置（1）PLC或其它控制器作为或其它控制器作为1类主站，不设监控站。类主站，不设监控站。PLC作为作为1类主站不设监控站的配置形式类主站不设监控站的配置形式2.1 Profibus 基础基础2.Profibus从站的配置从站的配置2.1.3Profibus系统的配置系统的配置（2）用）用PLC或其它控制器作为或其它控制器作为1 类主站，监控器通过串口类主站，监控器通过串口与与PLC相连。相连。作为作为1类主站的监控器与类主站的监控器与PLC相连的配置形式相连的配置形式2.1 Profibus 基础基础2.1.3Profibus系统的配置系统的配置2.Profibus从站的配置从站的配置3）用）用PLC或其它控制器作为或其它控制器作为1类主站类主站 PLC作为作为1类主站，监控器做类主站，监控器做2类主站类主站2.1 Profibus 基础基础2.1.3Profibus系统的配置系统的配置2.1.3Profibus系统的配置系统的配置2.Profibus从站的配置从站的配置(4)用工业级用工业级PC+Profibus网卡作为网卡作为1 类主站类主站用工业级用工业级PC+Profibus网卡作为网卡作为1 类主站类主站（5）采用工业级）采用工业级PC机机PC+Profibus网卡网卡+SoftPLC。2.2 Profibus-DP控制系统控制系统2.2