profibus技術(shù)培訓(xùn).doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除天馬行空官方博客：/tmxk_docin ；QQ:1318241189；QQ群：175569632PROFIBUS技術(shù)培訓(xùn)（25章）PROFIBUS作為一種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，在世界市場(chǎng)上已被普遍接受并得到廣泛運(yùn)用。本培訓(xùn)教程全面闡述了PROFIBUS的技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用模式和產(chǎn)品開發(fā)方法。PROFIBUS的系統(tǒng)模型如下：PROFIBUS是國際性的、開放的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)（1）PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn) EN 50170 是完整的、開放的、與制造商無關(guān)的、已經(jīng)生效的（2）穩(wěn)固的 PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)世界范圍的用戶和制造商的投資（3）PROFIBUS 經(jīng)實(shí)踐證明并在世界范圍內(nèi)已安裝使用的設(shè)備超過1,500,000 個(gè)。（截止于年四季度） PROFIBUS給客戶的好處（1）節(jié)省硬件和安裝費(fèi)用 減少硬件成份 (I/O, 終端塊、隔離柵) 更容易、更快捷和低成本的安裝（2）節(jié)省工程費(fèi)用更容易組態(tài)(對(duì)所有設(shè)備只需一套工具) 更容易保養(yǎng)和維修 更容易和更快捷的系統(tǒng)起動(dòng)（3）更大的制造靈活性 改進(jìn)功能 減少故障時(shí)間 準(zhǔn)確、可靠的診斷數(shù)據(jù) 可靠的數(shù)字傳輸技術(shù) PROFIBUS減少40%的安裝費(fèi)用： 1,200多個(gè)產(chǎn)品（到1998年1季），一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)到目前為止，已250家不同的制造商可提供 1,200 多個(gè)產(chǎn)品，你可免費(fèi)獲得最新的 PROFIBUS 電子產(chǎn)品指南的拷貝：（1）從每一個(gè)PROFIBUS用戶的CD-ROM或軟盤（2）或訪問PROFIBUS的國際網(wǎng)頁 產(chǎn)品范圍快速增長(zhǎng) 產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣泛 經(jīng)認(rèn)證的產(chǎn)品確?；ゲ僮餍裕?）PROFIBUS 國際已經(jīng)建立了質(zhì)量認(rèn)證系統(tǒng)，包括產(chǎn)品的一致性和互操作性的測(cè)試（2）幾百個(gè)產(chǎn)品已經(jīng)通過了認(rèn)證（3）在歐洲和美國建有這樣的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室（4）經(jīng)認(rèn)證的產(chǎn)品都有一個(gè)認(rèn)證號(hào)，它們已在 PROFIBUS 電子產(chǎn)品指南中列出PROFIBUS 是領(lǐng)先的開放的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)獨(dú)立的市場(chǎng)研究證實(shí)， PROFIBUS 在歐洲是市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，且在世界范圍內(nèi)有最高的增長(zhǎng)率。在年已安裝的PROFIBUS 基本設(shè)備超過了 1,500,000個(gè)，年增長(zhǎng)到約20-30%。市場(chǎng)總值 根據(jù)1997 ARC 的市場(chǎng)研究現(xiàn)場(chǎng)總線的世界市場(chǎng)總值大于2百萬個(gè)節(jié)點(diǎn)， 50%以上是用在歐洲。 市場(chǎng)份額 根據(jù)1996 Consultic 關(guān)于德國和歐洲市場(chǎng)的市場(chǎng)研究2 ，PROFIBUS 在歐洲市場(chǎng)中約占 41% 。 三種有效的傳輸技術(shù) PROFIBUS 使用兩端有終端的總線拓?fù)?在運(yùn)行期間，接入和斷開一個(gè)或幾個(gè)站不會(huì)影響其他站的工作，即使在本質(zhì)安全區(qū)也如此。 提供三種不同的物理層選擇 (1)RS 485: 用于 DP 和 FMS (2)IEC 1158-2: 用于 PA (3)光纖: 用于 DP 和 FMSPROFIBUS 協(xié)議 PROFIBUS 總線訪問協(xié)議（第二層）對(duì)三種PROFIBUS 版本(FMS/DP/PA)均相同 這使通信透明和FMS/DP/PA 網(wǎng)絡(luò)區(qū)域容易組合 因?yàn)?FMS/DP 使用相同的物理介質(zhì) (RS-485/FO) ，因此它們能組合在同一根電纜上。PROFIBUS-DP 的特點(diǎn)代替 PLC/PC 與 I/O 之間昂貴的電線快速，傳輸 1 千字節(jié)的輸入數(shù)據(jù)和 1千字節(jié)的輸出數(shù)據(jù)所需時(shí)間2 ms強(qiáng)有力的工具，減少組態(tài)和維護(hù)費(fèi)用被所有主要的 PLC 制造商支持有廣泛的產(chǎn)品: PLC, PC, I/O, 驅(qū)動(dòng)器, 閥, 編碼器等允許周期性和非周期性的數(shù)據(jù)傳輸單主和多主網(wǎng)絡(luò)每個(gè)站的輸入和輸出數(shù)據(jù)最多可達(dá) 244 字節(jié)典型的PROFIBUS-DP系統(tǒng)組成：PROFIBUS-PA(PA = Process Automation) 的特點(diǎn)基于擴(kuò)展的 PROFIBUS-DP 協(xié)議和 IEC 1158-2 傳輸技術(shù)適用于代替現(xiàn)今的 4.20 mA 技術(shù)僅用一根雙絞線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和供電通過串行總線聯(lián)接儀器儀表與控制系統(tǒng)適用于本質(zhì)安全的 EEx 應(yīng)用區(qū)域可靠的串行數(shù)字傳輸通過一根雙絞電纜進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)和監(jiān)視對(duì)所有設(shè)備只需一個(gè)工程工具由于 PROFIBUS-PA 行規(guī)，保證了互操作性和互換性儀器儀表的維護(hù)和診斷信息PROFIBUS-FMS 的特點(diǎn)FMS 最佳適用于車間級(jí)智能主站間通用的、面向?qū)ο蟮耐ㄐ臚MS 提供一個(gè) MMS-功能子集 （MMS 即 Manufacturing Message Specification, ISO9506)主要應(yīng)用區(qū)域 大數(shù)量的數(shù)據(jù)傳輸，例如程序、數(shù)據(jù)塊等等 若干個(gè)分散過程部分集成到一個(gè)公共過程中 智能站間的通信開放的組態(tài)允許即插即用PROFIBUS ASICs 提供大量產(chǎn)品的關(guān)鍵對(duì)PROFIBUS許多 ASICs 芯片是有效的對(duì) PROFIBUS-DP 用單個(gè)芯片即可解決對(duì) FMS/DP/PA，與處理器無關(guān)的外圍芯片對(duì)FMS/DP，帶 PROFIBUS 核心功能的微控制器優(yōu)點(diǎn)：對(duì)制造商而言，減少實(shí)現(xiàn)費(fèi)用對(duì)一個(gè)接口的價(jià)格減至小于 US $ 25PROFIBUS國際超過 650 個(gè)會(huì)員20個(gè)地區(qū)用戶協(xié)會(huì)一個(gè)很強(qiáng)大的組織傳輸特點(diǎn) (1)高速 (H2), RS 485 依據(jù) RS 485，異步 NRZ 傳輸 波特率從 9.6 kBit/s 到 12 MBit/s，可選 雙絞屏蔽電纜 每段 32 個(gè)站，最多允許 127 個(gè)站 距離: 12 MBit/s = 100 m; 1.5 MBit/s = 400m; 0.34 mm每單位長(zhǎng)度的電容 30 pF / mPROFIBUS 電纜被列在 PROFIBUS 電子產(chǎn)品指南中。PROFIBUS 電纜長(zhǎng)度 （對(duì) RS 485） 波特率（ kBit/s） 9.6 19.2 93.75 187.5 500 1500 12000線長(zhǎng)（m, A類電纜） 1200 1200 1200 1000 400 200 100長(zhǎng)度可以用中繼器來延長(zhǎng)9 針D 型連接器的針腳分配 （為RS 485用） 對(duì) PROFIBUS-DP/FMS 提供的連接器類型是9 針 D 型連接器 插座部分被安裝在設(shè)備上 如果其他連接器能提供必要的命令信號(hào)的話，也允許使用 拓樸PROFIBUS 支持總線型，樹型和星型拓?fù)?這里提供的拓?fù)涫强偩€型拓?fù)?在總線的開頭和結(jié)尾必須有終端 一段可以由最多 32 個(gè)站*組成 安裝 RS 485 (1) 安裝 RS 485 (2) RS 485 的屏蔽 / 接地RS-485 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位順序每個(gè)八位二進(jìn)數(shù)（字節(jié)）按 11 位的順序被傳輸最小的有效位 (LSB) 被第一個(gè)發(fā)送最大的有效位 (MSB) 被最后發(fā)送每個(gè)八位二進(jìn)數(shù)都補(bǔ)充三位，即開始、終止和奇偶校驗(yàn)位此編碼原理稱 NRZ （即 Non Return to Zero）信號(hào)電平 1 = 數(shù)據(jù)傳輸開始2 = 空閑段、無數(shù)據(jù)傳輸、總線終端終止的電平冗余性提高了系統(tǒng)的可靠性PROFIBUS 已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用到1997年四季度，實(shí)際應(yīng)用超過150,000個(gè)，應(yīng)用領(lǐng)域包括： 制造業(yè)自動(dòng)化汽車制造裝瓶系統(tǒng)倉儲(chǔ)系統(tǒng) 樓宇自動(dòng)化交通管理自動(dòng)化供熱、空調(diào)系統(tǒng) 過程工業(yè)自動(dòng)化 清洗工廠化工和石化工廠造紙和紡織品工廠 電力工業(yè)和電力輸送發(fā)電廠開關(guān)裝置 1 PROFIBUS 在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用例如，在 Bochum 的 GM (Opel) 工廠（1）對(duì)每個(gè)車身，PROFIBUS-DP控制機(jī)器人處理2，000多個(gè)焊接操作（2）PROFIBUS-DP用在組裝線上，每天生產(chǎn)1，200輛轎車（3）PROFIBUS-DP用在沖壓車間，每天處理22，000噸鋼材 在 OPEL 工廠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖 2 PROFIBUS 在樓宇自動(dòng)化中例如，在法國的 Bibliotheque NationalePROFIBUS 控制四個(gè) 80 米高的塔樓總面積 360,000 m2容積約11,000,000 m3 PROFIBUS 任務(wù)包括 報(bào)警管理 能量?jī)?yōu)化 監(jiān)視 技術(shù)設(shè)備的控制 操作服務(wù)間的可靠、有效的通信、 3 PROFIBUS 在過程自動(dòng)化中在 1997 年四季度已銷售出 15,000 多個(gè) Profibus - PA 的設(shè)備 ROFIBUS-PA在 WACKER 化工廠的應(yīng)用WACKER 化工廠簡(jiǎn)介由Dr. Alexander Wacker 建立于1914年10月13日1992年,員工13,000 人, 32億德國馬克的營業(yè)額主要生產(chǎn)硅和膠制品 WACKER 化工廠項(xiàng)目實(shí)施情況項(xiàng)目從1997年1月開始使用儀器儀表和控制設(shè)備總價(jià)值500萬馬克1,000個(gè)ROFIBUS-PA的傳感器和執(zhí)行器 化工廠為什么選擇PROFIBUS - PA？節(jié)省 50% 以上的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和安裝成本適應(yīng)本質(zhì)安全區(qū)安裝由于集中組態(tài)工具，容易維修 儀器儀表和控制部門的負(fù)責(zé)人 Mr. H. Krummen對(duì)此評(píng)論：“由于PROFIBUS-PA 的使用，使新的生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、安裝費(fèi)用節(jié)省 超過2百萬馬克，此外，本質(zhì)安全能力和一個(gè)組態(tài)工具對(duì)所有儀器儀表都適用，這就意味著PROFIBUS