現(xiàn)場總線技術(shù)教案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用講稿(十二)教學(xué)目的：深入掌握PROFIBUS DP技術(shù)不同版本協(xié)議通信原理，擴(kuò)展了解PROFIBUS PA技術(shù)的應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容：1、學(xué)習(xí)PROFIBUS DP-V0 ，DP-V1，DP-V2三種不同協(xié)議版本的數(shù)據(jù)通信原理；2、學(xué)習(xí)PROFIBUS PA的應(yīng)用及其與DP進(jìn)行組網(wǎng)的相關(guān)知識(shí)。1、PROFIBUS-DP的3個(gè)版本，1.1 DP-V0 PROFIBUS最基本的周期性數(shù)據(jù)通信 規(guī)定周期性數(shù)據(jù)交換所需要的基本通信功能 規(guī)定站點(diǎn)診斷、模塊診斷和特定通道診斷的功能 周期性數(shù)據(jù)交換MS0 1類主站與從站I/0端口間的周期性通信，周期性地重復(fù)通信 周

2、期性通信的間隔時(shí)間相對(duì)短， 10ms內(nèi)可完成主站與多個(gè)從站的一次輪詢，可滿足大部分有苛刻時(shí)間要求的被控對(duì)象的需要 除了前述的周期性通信過程之外，DP-V0還規(guī)定了從站參數(shù)賦值、組態(tài)、診斷等內(nèi)容 從站的參數(shù)賦值，將通信時(shí)所需的參數(shù)賦給從站 指定從站工作狀態(tài) 得知“所屬”主站的地址 從站參數(shù)的含義 從站所處工作狀態(tài) 是否使用Watchdog看門狗功能 是否激活Freeze_Mode 是否激活Sync_Mode Lock_lnformation 計(jì)算Watchdog值的系數(shù) 從站的最快反應(yīng)時(shí)間min TSDR ID標(biāo)識(shí)號(hào)Ident_Number，以備全局控制之用 所屬主站的地址 該從站可否由別的主站

3、調(diào)用 確定由用戶指定的參數(shù)，如規(guī)定當(dāng)主站處于Clear狀態(tài)時(shí)的行為 組態(tài) (Configuration) 通知從站在周期性數(shù)據(jù)交換中有多少個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù) 規(guī)定要交換的輸入/出數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，如主站輸出、從站輸入的數(shù)據(jù)長度、從站的模塊結(jié)構(gòu)等參數(shù)信息 所屬I/O地址, Module, Slot,Channel。其目的在于使1類主站能有效地與從站通訊 診斷 探測和記錄通信過程、硬件外設(shè)等的出錯(cuò)信息，并以診斷信息的形式傳輸給主站 主站自動(dòng)發(fā)出診斷請(qǐng)求(Diagnose_request)，從站會(huì)立即以高優(yōu)先級(jí)方式予以響應(yīng)，給出6 個(gè)字節(jié)的“診斷”信息，報(bào)告自身狀況 1.2 DP-V1：增加了用于參數(shù)賦值、操作

4、、智能現(xiàn)場設(shè)備的可視化和報(bào)警處理等非周期的數(shù)據(jù)通信 DP-V1有三種附加的報(bào)警類型：狀態(tài)報(bào)警，刷新報(bào)警和制造商專用的報(bào)警。周期性通信中主站與一個(gè)從站的請(qǐng)求響應(yīng)過程1.3 DP-V2：滿足驅(qū)動(dòng)技術(shù)需求而增加的功能，如ü 等時(shí)同步從站模式（isochronous slave mode）ü 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制中時(shí)鐘同步的數(shù)據(jù)傳輸ü 從站對(duì)從站通信ü 驅(qū)動(dòng)器設(shè)定值的標(biāo)準(zhǔn)化配置等。a) 等時(shí)同步模式Isochrone Mode 等時(shí)同步模式定義了定長周期通信的方法 等時(shí)同步模式系統(tǒng)中的各節(jié)點(diǎn)能同步處理數(shù)據(jù)通信、控制動(dòng)作等 總線節(jié)拍時(shí)序可全局同步 主站與從站的時(shí)鐘同步 通

5、過全局控制GC(Global Control)廣播報(bào)文使所有節(jié)點(diǎn)與主站同步，實(shí)現(xiàn) 同步協(xié)調(diào)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的等時(shí)同步 用戶應(yīng)用程序與I/O設(shè)備的處理同步 確保各個(gè)環(huán)節(jié)依序動(dòng)作 上一環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在下一傳輸環(huán)節(jié)中被及時(shí)處理 整個(gè)系統(tǒng)的控制響應(yīng)時(shí)間最短能達(dá)到3ms-5msb) 冗余（Redundancy） PROFIBUS有3種不同層次的冗余： 主站冗余 總線(電纜)冗余 從站冗余 2、PROFIBUS-PA PA面向過程控制，用于儀表型現(xiàn)場設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信 PA與DP同屬PROFIBUS的子集，但采用不同的總線規(guī)范，屬于兩種不同通信協(xié)議 PA的物理層、應(yīng)用層、用戶層遵循IEC61158規(guī)范，滿足總線供

6、電與本安要求，即兩根總線在傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)可對(duì)設(shè)備本安供電 傳輸速率31.25Kbps 雙向L曼徹斯特編碼 每個(gè)字節(jié)8位傳輸 每段距離1900米，用中繼器可延長到約10公里2.1幀結(jié)構(gòu)的區(qū)別 PA幀在DP幀前加前導(dǎo)碼與幀前定界碼各1個(gè)字節(jié) PA的幀尾有CRC校驗(yàn)字節(jié)與幀結(jié)束碼2.2 PA與DP的網(wǎng)段連接 通過DP/PA網(wǎng)關(guān)連接這兩種不同規(guī)范的總線 將RS-485中的NRZ信號(hào)轉(zhuǎn)換為PA網(wǎng)段中的曼徹斯特編碼信號(hào) DP/PA網(wǎng)絡(luò)連接的兩種實(shí)現(xiàn)方案 采用耦合器Coupler的透明連接方案 采用鏈接器Linker的非透明連接方案 采用耦合器Coupler 雙向轉(zhuǎn)換通信信號(hào)，段耦合器是透明的 DP主站對(duì)待

7、連在耦合器后面的PA網(wǎng)段上設(shè)備，與DP網(wǎng)段上的設(shè)備相同 DP主站將給PA設(shè)備統(tǒng)一分配地址，地址分布在0105之間，統(tǒng)一對(duì)設(shè)備組態(tài)、賦初值等 適用于運(yùn)算速度要求不高的簡單網(wǎng)絡(luò) 采用鏈接器Linker “非透明”工作的鏈接器占用DP網(wǎng)段的一個(gè)地址，與其它DP從站一樣與主站通訊 主站不能探知鏈接器后面的PA設(shè)備 鏈接器如同一個(gè)多模塊結(jié)構(gòu)的從站，每個(gè)PA設(shè)備猶如該從站上的一個(gè)I/O模塊2.3 PROFIBUS-PA的耦合器和鏈接器 采用耦合器，DP網(wǎng)段的傳輸速率受限至93.75Kbps 采用鏈接器， DP網(wǎng)段的傳輸速率不受限 耦合器的功能Ü 段耦合器在不同的傳輸技術(shù)之間提供一個(gè)網(wǎng)關(guān)（gateway) 采用鏈接器Linker的非透明連接方案2.4 PROFIBUS 電纜要求 - IEC 61158-2Ü 電纜設(shè)計(jì):屏蔽雙絞電纜 Ü 導(dǎo)線面積:0.8毫米2(AWG 18)Ü 回路電阻: 44 W / kmÜ 阻抗 （在31.25 KHz時(shí)）:100 W