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文檔簡介

1、Profibus現(xiàn)場總線及松下FP2/FPG-FMU/FNS產(chǎn)品介紹現(xiàn)場總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場測量與控制設(shè)備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通信的系統(tǒng),也被稱為開放式、數(shù)字化、多節(jié)點通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。PROFIBUS是過程現(xiàn)場總線(ProcessField Bus)的縮寫。PROFIBUS根據(jù)應(yīng)用特點分為PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA 3個兼容版本。 Profibus DP: DP: Decentralized Periphery, PROFIBUS-DP以DIN 19245的第一部分為基礎(chǔ),經(jīng)過優(yōu)化的高速、廉價通信網(wǎng)絡(luò),適用于自動控制系統(tǒng)和設(shè)備級分散I/O

2、之間通信。在設(shè)備級,中央控制器(如PLC、PC)通過高速串行線同分散的現(xiàn)場設(shè)備(如I/O、傳感器、閥門、執(zhí)行器等)進行通信。DP一般構(gòu)成單主站系統(tǒng),主從站之間采用循環(huán)數(shù)據(jù)傳送方式工作,最高通信速率可達12 Mbit/s。 PROFIBUS-FMS完成車間級通用性通信任務(wù),提供大量的通信服務(wù),實現(xiàn)周期性和非周期性通信。 PROFIBUS-PA專為過程自動化設(shè)計,用于本質(zhì)安全和現(xiàn)場供電的場合。 What is Profibus?Profibus協(xié)議結(jié)構(gòu)應(yīng)用行規(guī)(profibus行規(guī))DP功能現(xiàn)場總線信息規(guī)范(FMS)未使用未使用現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路IEC接口RS485/光纖IEC1158-2物理層(1

3、)數(shù)據(jù)鏈路層(2)(3)-(6)應(yīng)用層(7)用戶應(yīng)用領(lǐng)域:制造,過程和樓宇自動化物理層物理層:現(xiàn)場總線的物理層規(guī)定了總線介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)拓撲、傳輸距離、傳輸速率、站點數(shù)以及總線接口。它提供有關(guān)同步和比特流在物理媒體上的傳輸手段。 數(shù)據(jù)鏈路層:數(shù)據(jù)鏈路層:數(shù)據(jù)鏈路層主要實現(xiàn)介質(zhì)存取控制MAC和數(shù)據(jù)通信服務(wù)功能。MAC保證令牌的按序傳遞,在任意時刻總線上只有一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù),避免信息的碰撞延時。數(shù)據(jù)通信服務(wù)提供點對點,點對多點和廣播通信功能,所有電文海明距離等于4,保證數(shù)據(jù)的完整性。 應(yīng)用層:應(yīng)用層:在DP和PA中沒有應(yīng)用層,只有復(fù)雜場合使用的FMS中有應(yīng)用層。應(yīng)用層由低層接口LLI和現(xiàn)場總線信息規(guī)范F

4、MS 2部分組成,F(xiàn)MS描述通信對象,提供應(yīng)用服務(wù);LLI主要實現(xiàn)將FMS的服務(wù)映射到數(shù)據(jù)鏈路層,通信連接的建立、監(jiān)視和釋放以及數(shù)據(jù)流控制。 Profibus協(xié)議層PROFIBUS DP用于現(xiàn)場層的高速數(shù)據(jù)傳送。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息。總線循環(huán)時間必須要比主站(PLC)程序循環(huán)時間短。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外,PROFIBUS-DP還提供智能化設(shè)備所需的非周期性通信以進行組態(tài)診斷和報警處理。傳輸技術(shù):RS485雙絞線雙線電纜或光纜。波特率從9.6K bit/s到12M bit/s。總線存?。焊髦髡鹃g令牌傳遞,主站與從站間為主從傳送??偩€上最大站點(主從設(shè)備)數(shù)為1

5、26。通信:點對點(用戶數(shù)據(jù)傳送)或廣播(控制指令)。循環(huán)主從用戶數(shù)據(jù)傳送和非循環(huán)主主數(shù)據(jù)傳送。運行模式:運行清除停止。同步:控制指令允許輸入和輸出同步。同步模式:輸出同步;鎖定模式:輸入同步。Profibus-DP特點功能:DP主站和DP從站間的循環(huán)用戶有數(shù)據(jù)傳送。各DP從站的動態(tài)激活和可激活。DP從站組態(tài)的檢查。強大的診斷功能,三級診斷診斷信息。輸入或輸出的同步。通過總線給DP從站賦予地址。通過布線對DP主站(DPM1)進行配置,每DP從站的輸入和輸出數(shù)據(jù)最大為246字節(jié)??煽啃院捅Wo機制:所有信息的傳輸按海明距離HD進行。DP從站帶看門狗定時器(Watchdog Timer)。對DP從站

6、的輸入輸出進行存取保護。DP主站上帶可變定時器的用戶數(shù)據(jù)傳送監(jiān)視。設(shè)備類型:第二類DP主站(DPM2)是可進行編程組態(tài)診斷的設(shè)備。第一類DP主站(DPM1)是中央可編程控制器,如PLCPC等。DP從站是帶二進制值或模擬量輸入輸出的驅(qū)動器閥門等。Profibus-DP特點PROFIBUS DP基本特征 速率:在一個有著32個站點的分布系統(tǒng)中,PROFIBUS-DP對所有站點傳送512 bit/s 輸入和512bit/s輸出,在12bit/s時只需毫秒。 診斷功能:經(jīng)過擴展的PROFIBUS-DP診斷能對故障進行快速定位。診斷信息在總線上傳輸并由主站采集。診斷信息分三級:(本站診斷操作:本站設(shè)備的

7、一般操作狀態(tài),如溫度過高壓力過低。)(模塊診斷操作:一個站點的某具體I/O模塊故障。)(通過診斷操作:一個單獨輸入輸出位的故障。)()PROFIBUS-DP允許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)。在同一總線上最多可連接126個站點。系統(tǒng)配置的描述包括:站數(shù)站地址輸入輸出地址。輸入輸出數(shù)據(jù)格式診斷信息格式及所使用的總線參數(shù)。每個 PROFIBUS-DP系統(tǒng)可包括以下三種壞同類型設(shè)備: 一級DP主站(DPM1):一級DP主站是中央控制器,它在預(yù)定的周期內(nèi)與分散的站(如DP從站)交換信息。典型的DPM1如PLC或PC。 二級DP主站(DPM2):二級DP主站是編程器組態(tài)設(shè)備或操作面板,在DP系統(tǒng)組態(tài)操作時使用,

8、完成系統(tǒng)操作和監(jiān)視目的。 DP從站:DP從站是進行輸入和輸出信息采集和發(fā)送的外圍設(shè)備(IO設(shè)備驅(qū)動器HMI閥門等)。 單主站系統(tǒng):在總線系統(tǒng)的運行階段,只有一個活動主站。 多主站系統(tǒng):總線上連有多個主站。這些主站與各自從站構(gòu)成相互獨立的子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)包括一個DPMI指定的若干從站及可能的DPM2設(shè)備。任何一個主站均可讀取DP從站的輸入輸出映象,但只有一個DP主站允許對DP從站寫入數(shù)據(jù)。() 系統(tǒng)行為系統(tǒng)行為主要取決于DPM1的操作狀態(tài),這此狀態(tài)由本地或總線的配置設(shè)備所控制。主要有以下三種狀態(tài):(停止:在這種狀態(tài)下,DPM1和DP從站之間沒有數(shù)據(jù)傳輸。)(清除:在這種狀態(tài)下,DPM1讀取DP

9、從站的輸入信息并使輸出信息保持在故障安全狀態(tài)。)(運行:在這種狀態(tài)下,DPM1處于數(shù)據(jù)傳輸階段,循環(huán)數(shù)據(jù)通信時,DPM1從DP站讀取輸入信息并向從站寫入輸出信息。) DPM1設(shè)備在一個預(yù)先設(shè)定的時間間隔內(nèi),以有選擇的廣播方式將其本地狀態(tài)周期性地發(fā)送到每一個有關(guān)的DP從站。 如果在DPM1的數(shù)據(jù)傳輸階段中發(fā)生錯誤,DPM1將所有有關(guān)的DP從站的輸出數(shù)據(jù)立即轉(zhuǎn)入清除狀態(tài),而DP從站將不在發(fā)送用戶數(shù)據(jù)。在次之后,DPM1轉(zhuǎn)入清除狀態(tài)。() DPM1和DP從站間的循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸DPM1和相關(guān)DP從站之間的用戶數(shù)據(jù)傳輸是由DPM1按照確定的遞歸順序自動進行。在對總線系統(tǒng)進行組態(tài)時,用戶對DP從站與DPM1

10、的關(guān)系作出規(guī)定,確定哪些DP從站被納入信息交換的循環(huán)周期,哪些被排斥在外。DMP1和DP從站之間的數(shù)據(jù)傳送分三個階段:參數(shù)設(shè)定組態(tài)數(shù)據(jù)交換。在參數(shù)設(shè)定階段,每個從站將自己的實際組態(tài)數(shù)據(jù)與從DPM1接受到的組態(tài)數(shù)據(jù)進行比較。只有當實際數(shù)據(jù)與所需的組態(tài)數(shù)據(jù)相匹配時,DP從站才進入用戶數(shù)據(jù)傳輸階段。因此,設(shè)備類型數(shù)據(jù)格式長度以及輸入輸出數(shù)量必須與實際組態(tài)一致。() DPM1和系統(tǒng)組態(tài)設(shè)備間的循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸除主從功能外,PROFIBUSDP允許主主之間的數(shù)據(jù)通信,這些功能使組態(tài)和診斷設(shè)備通過總線對系統(tǒng)進行組態(tài)。() 同步和鎖定模式除DPM1設(shè)備自動執(zhí)行的用戶數(shù)據(jù)循環(huán)傳輸外,DP主站設(shè)備也可向單獨的DP從

11、站一組從站或全體從站同時發(fā)送控制命令。這些命令通過有選擇的廣播命令發(fā)送的。使用這一功能將打開DP從站的同步及鎖定模式,用于DP從站的事件控制同步。主站發(fā)送同步命令后,所選的從站進入同步模式。在這種模式中,所編址的從站輸出數(shù)據(jù)鎖定在當前狀態(tài)下。在這之后的用戶數(shù)據(jù)傳輸周期中,從站存儲接收到輸出的數(shù)據(jù),但它的輸出狀態(tài)保持不變;當接收到下一同步命令時,所存儲的輸出數(shù)據(jù)才發(fā)送到外圍設(shè)備上。用戶可通過非同步命令退出同步模式。鎖定控制命令使得編址的從站進入鎖定模式。鎖定模式將從站的輸入數(shù)據(jù)鎖定在當前狀態(tài)下,直到主站發(fā)送下一個鎖定命令時才可以更新。用戶可以通過非鎖定命令退出鎖定模式。() 保護機制對DP主站D

12、PM1使用數(shù)據(jù)控制定時器對從站的數(shù)據(jù)傳輸進行監(jiān)視。每個從站都采用獨立的控制定時器。在規(guī)定的監(jiān)視間隔時間中,如數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生差錯,定時器就會超時。一旦發(fā)生超時,用戶就會得到這個信息。如果錯誤自動反應(yīng)功能“使能”,DPM1將脫離操作狀態(tài),并將所有關(guān)聯(lián)從站的輸出置于故障安全狀態(tài),并進入清除狀態(tài)。2.擴展DP功能DP擴展功能是對DP基本功能的補充,與DP基本功能兼容。() DPM1與DP從站間非循環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸。() 帶DDLM讀和DDLM寫的非循環(huán)讀寫功能,可讀寫從站任何希望數(shù)據(jù)。() 報警響應(yīng),DP基本功能允許DP從站用診斷信息向主站自發(fā)地傳輸事件,而新增的DDLMALAMACK功能被用來直接響應(yīng)從D

13、P從站上接收的報警數(shù)據(jù)。() DPM2與從站間的非循環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸。3電子設(shè)備數(shù)據(jù)文件(GSD)為了將不同廠家生產(chǎn)的PROFIBUS產(chǎn)品集成在一起,生產(chǎn)廠家必須以GSD文件(電子設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件)方式將這些品的功能參數(shù)(如IO點數(shù)診斷信息波特率時間監(jiān)視等)。標準的GSD數(shù)據(jù)將通信擴大到操作員控制級。使用根據(jù)GSD所作的組態(tài)工具可將不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備集成在同一總線系統(tǒng)中。GSD文件可分為三個部分:(1)總規(guī)范:包括了生產(chǎn)廠商和設(shè)備名稱硬件和軟件版本波特率監(jiān)視時間間隔總線插頭指定信號。(2)與DP有關(guān)的規(guī)范:包括適用于主站的各項參數(shù),如允許從站個數(shù)上裝下裝能力。(3)與DP從站有關(guān)的規(guī)范:包括了與從站

14、有關(guān)的一切規(guī)范,如輸入輸出通道數(shù)類型診斷數(shù)據(jù)等。4PROFIBUS-DP行規(guī)PROFIBUSDP協(xié)議明確規(guī)定了用戶數(shù)據(jù)怎樣在總線各站之間傳遞,但用戶數(shù)據(jù)的含義是在PROFIBUS行規(guī)中具體說明的。另外,行規(guī)還具體規(guī)定了PROFIBUSDP如何用于應(yīng)用領(lǐng)域。使用行規(guī)可使不同廠商所生產(chǎn)的不同設(shè)備互換使用,而工廠操作人員毋須關(guān)心兩者之間的差異。因為與應(yīng)用有關(guān)的含義在行規(guī)中均作了精確的規(guī)定說明。下面是PROFIBUSDP行規(guī),括弧中數(shù)字是文件編號:() NCRC行規(guī)(3.052)() 編碼器行規(guī)(3.062)() 變速傳動行規(guī)(3.071)() 操作員控制和過程監(jiān)視行規(guī)(HMI) 松下電工株式會社可編程控制器FP2,F(xiàn)PG現(xiàn)場總線單元FMU,F(xiàn)NS主站單元從站單元FP2-FMU及FNS單元FPG-FMU及FNS單元主站單元從站單元Profibus DP通信規(guī)格DPV1-M sideDP-V1 sideProfibus DP通信接線Power unitCPU unitFP

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