工業(yè)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)ProfiBus現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)

1、ProfiBus現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)主 要 內(nèi) 容1 PROFIBUS 現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線概述2 PROFIBUS DP3 PROFIBUS PA4 PROFIBUS FMS5 幾種支持芯片幾種支持芯片1 RPOFIBUS技術(shù)的由來n8787年由年由SiemensSiemens公司等公司等1313家企業(yè)和家企業(yè)和5 5家研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合家研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合開發(fā)開發(fā); ;n8989年批準(zhǔn)為德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)年批準(zhǔn)為德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN 19245DIN 19245；n9696年批準(zhǔn)為歐洲標(biāo)準(zhǔn)年批準(zhǔn)為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 50170 V.2;EN 50170 V.2;n9898年年P(guān)ROFIBUS-PAPROFIBU

2、S-PA批準(zhǔn)納入批準(zhǔn)納入EN50170 V.2;EN50170 V.2;n9999年年P(guān)ROFIBUSPROFIBUS成為國際標(biāo)準(zhǔn)成為國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61158IEC 61158的組成部分的組成部分(Type III);(Type III);n20012001年批準(zhǔn)成為中國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)年批準(zhǔn)成為中國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 10308.3-JB/T 10308.3-2001;2001;PROFIBUS簇PROFIBUS 應(yīng)用領(lǐng)域qPROFIBUS DPPROFIBUS DP： qPROFIBUS PAPROFIBUS PA： qPROFIBUS FMSPROFIBUS FMS： 主要應(yīng)用于制造業(yè)自動(dòng)化

3、系統(tǒng)中單主要應(yīng)用于制造業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)和現(xiàn)場級(jí)設(shè)備高速通信。元級(jí)和現(xiàn)場級(jí)設(shè)備高速通信。 主要用于自動(dòng)化系統(tǒng)中系統(tǒng)級(jí)和車主要用于自動(dòng)化系統(tǒng)中系統(tǒng)級(jí)和車間級(jí)的過程數(shù)據(jù)交換。間級(jí)的過程數(shù)據(jù)交換。電源和通信數(shù)據(jù)通過總線并行傳輸，電源和通信數(shù)據(jù)通過總線并行傳輸，主要用于面向過程自動(dòng)化系統(tǒng)中單主要用于面向過程自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)和現(xiàn)場級(jí)通訊。元級(jí)和現(xiàn)場級(jí)通訊。PROFIBBUS PARPOFIBUS給客戶的好處一、節(jié)省硬件和安裝費(fèi)用一、節(jié)省硬件和安裝費(fèi)用n 減少硬件成份（減少硬件成份（I/OI/O、終端塊、隔離柵）、終端塊、隔離柵）n 更容易、更快捷和低成本的安裝更容易、更快捷和低成本的安裝二、節(jié)省工程

4、費(fèi)用二、節(jié)省工程費(fèi)用n 更容易組態(tài)（對所有設(shè)備只需一套工具）更容易組態(tài)（對所有設(shè)備只需一套工具）n 更容易保養(yǎng)和維修更容易保養(yǎng)和維修n 更容易和更快捷的系統(tǒng)起動(dòng)更容易和更快捷的系統(tǒng)起動(dòng)三、更大的制造靈活性三、更大的制造靈活性n 改進(jìn)功能改進(jìn)功能n 減少故障時(shí)間減少故障時(shí)間n 準(zhǔn)確、可靠的診斷數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠的診斷數(shù)據(jù)n 可靠的數(shù)字傳輸技術(shù)可靠的數(shù)字傳輸技術(shù)PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成經(jīng)由通訊處理器連接到網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)及編程設(shè)備經(jīng)由通訊處理器連接到網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)及編程設(shè)備 工程及診斷工具工程及診斷工具 、網(wǎng)絡(luò)配置、診斷工具、網(wǎng)絡(luò)配置、診斷工具 PROFIBUS PROFIBUS 主站主站( (一類主站

5、，必需一類主站，必需) ) PROFIBUS PROFIBUS 從站從站PROFIBUS PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)部件網(wǎng)絡(luò)部件 人機(jī)界面設(shè)備人機(jī)界面設(shè)備( (二類主站，可選二類主站，可選) ) 中央可編程控制器，如中央可編程控制器，如PLCPLC、PC ,PC ,支持主站功能的通訊處支持主站功能的通訊處理器理器（通信控制和管理）（通信控制和管理）分布式分布式I/OI/O、支持、支持DP DP 接口的傳動(dòng)裝置接口的傳動(dòng)裝置 支持從站功能的通訊處理器支持從站功能的通訊處理器 其它支持其它支持 DP DP 接口的輸入、輸出或智能設(shè)備接口的輸入、輸出或智能設(shè)備 通信介質(zhì)通信介質(zhì)電纜電纜 總線部件總線部件

6、總線連接器、中繼器、耦合器、鏈路等總線連接器、中繼器、耦合器、鏈路等PROFIBUS 協(xié)議結(jié)構(gòu) IEC傳輸技術(shù)保證安全性和直接給現(xiàn)場設(shè)備供電。傳輸技術(shù)保證安全性和直接給現(xiàn)場設(shè)備供電。PROFIBUS 傳輸技術(shù)PROFIBUSPROFIBUS使用兩端有終端的總線拓樸。在運(yùn)行期間，使用兩端有終端的總線拓樸。在運(yùn)行期間，接入和斷開一個(gè)或幾個(gè)站不會(huì)影響其它站的工作，即接入和斷開一個(gè)或幾個(gè)站不會(huì)影響其它站的工作，即使在本質(zhì)安全區(qū)也如此。使在本質(zhì)安全區(qū)也如此。提供三種不同的物理層選擇：提供三種不同的物理層選擇：RS 485RS 485： 用于用于DPDP和和FMSFMS（對稱傳輸，稱（對稱傳輸，稱H2H2

7、）IEC 1158-2IEC 1158-2： 用于用于PAPA（位同步協(xié)議，稱（位同步協(xié)議，稱H1H1）光纖：光纖： 用于用于DPDP和和FMSFMS傳輸特點(diǎn)（傳輸特點(diǎn)（1 1）高速（高速（H2H2），），RS 485RS 485依據(jù)依據(jù)RS 485RS 485，異步，異步NRZNRZ傳輸傳輸波特率從波特率從9.6kBit/s9.6kBit/s12MBit/s12MBit/s, ,可選雙絞屏蔽電纜可選雙絞屏蔽電纜每段每段3232個(gè)站，最多允許個(gè)站，最多允許127127個(gè)站個(gè)站距離：距離：12MBit/s=100m; 1.5MBit/s=400;12MBit/s=100m; 1.5MBit/s=

8、400;小于等小于等187.5KBit/s=1000m;187.5KBit/s=1000m;有中繼器距離可延長到有中繼器距離可延長到1010公里公里9 9針，針，D D型插頭型插頭數(shù)據(jù)傳輸 RS 485 RS 485傳輸數(shù)據(jù)位順序傳輸數(shù)據(jù)位順序每個(gè)每個(gè)8 8位二進(jìn)數(shù)（位二進(jìn)數(shù)（1 1字節(jié)）按字節(jié)）按1111位的順序被傳輸位的順序被傳輸最小的有效位（最小的有效位（LSBLSB）被第一個(gè)發(fā)送）被第一個(gè)發(fā)送最大的有效位（最大的有效位（MSBMSB）被最后發(fā)送）被最后發(fā)送每個(gè)八位二進(jìn)當(dāng)選都補(bǔ)充三位，即開始、終止和奇偶校驗(yàn)位每個(gè)八位二進(jìn)當(dāng)選都補(bǔ)充三位，即開始、終止和奇偶校驗(yàn)位此編碼原理稱此編碼原理稱NR

9、ZNRZ（即（即 Non Return to Zero)Non Return to Zero)傳輸特點(diǎn)（傳輸特點(diǎn)（2 2）低速（低速（H1H1） IEC 1158-2IEC 1158-2同步同步ManchesterManchester編碼編碼,31.25kBit/s,31.25kBit/s本質(zhì)安全（可選）和通過總線對站供電（可選）本質(zhì)安全（可選）和通過總線對站供電（可選）屏蔽或非屏蔽的雙絞電纜屏蔽或非屏蔽的雙絞電纜第段距離達(dá)第段距離達(dá)19001900米，用中繼器可延長到米，用中繼器可延長到1010公里公里最多最多127127個(gè)站，每段個(gè)站，每段10=3210=32個(gè)設(shè)備個(gè)設(shè)備（依賴于（依賴于E

10、XEX類型和供電消耗）類型和供電消耗）本安、防爆、安全本安、防爆、安全柵隔離柵隔離PROFIBUS電纜要求-RS 485參數(shù)參數(shù) 電纜類型電纜類型A電纜設(shè)計(jì)電纜設(shè)計(jì) 屏蔽雙絞線電纜屏蔽雙絞線電纜浪涌阻抗浪涌阻抗 135165回路電阻回路電阻 110 /km線徑線徑 0.64mm線截面積線截面積 0.34mm每單位長度的電容每單位長度的電容 30pF/mPROFIBUS電纜要求電纜要求-IEC 11582-2電纜設(shè)計(jì)：電纜設(shè)計(jì)： 屏蔽雙絞電纜屏蔽雙絞電纜導(dǎo)線面積：導(dǎo)線面積： 0.8毫米毫米2(AWG18)回路電阻：回路電阻： 44 /km阻抗（在阻抗（在31.25KHz時(shí)）：時(shí)）： 100 +/

11、-20%衰減（在衰減（在39KHz時(shí)）：時(shí)）： 3dB/km每單位長度的電容：每單位長度的電容： 2nF/km9 9針針D D型連接器的針腳分配（為型連接器的針腳分配（為RS 485RS 485用）用）對對PROFIBUS-DP/FMSPROFIBUS-DP/FMS提供的連接器類型是提供的連接器類型是9 9針針D D型連接型連接器插座部分被安裝在設(shè)備上如果其它連接器能提供器插座部分被安裝在設(shè)備上如果其它連接器能提供必要的命令信號(hào)的話，也允許使用必要的命令信號(hào)的話，也允許使用拓拓 樸樸PUOFIBUS PUOFIBUS 支持總線型，樹型和星型拓樸支持總線型，樹型和星型拓樸這里提供的拓樸是總線型拓

12、樸這里提供的拓樸是總線型拓樸在總線型的開頭和結(jié)尾必須有終端在總線型的開頭和結(jié)尾必須有終端一段可以由最多一段可以由最多3232個(gè)站組成個(gè)站組成過程自動(dòng)化典型結(jié)構(gòu)非非PROFIBUS總線存取協(xié)議PROFIBUSPROFIBUS介質(zhì)存取控制介質(zhì)存取控制MACMAC的基本要求：的基本要求： 在主站間通信，必須保證在確切限定的時(shí)間間隔中，在主站間通信，必須保證在確切限定的時(shí)間間隔中，任何一個(gè)站點(diǎn)要有足夠的時(shí)間來完成通信任務(wù)；任何一個(gè)站點(diǎn)要有足夠的時(shí)間來完成通信任務(wù)； 在主站和從站間通信，應(yīng)盡可能快速又簡單地完成數(shù)在主站和從站間通信，應(yīng)盡可能快速又簡單地完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。1.PROFIBU

13、S 1.PROFIBUS 總線訪問協(xié)議（第二層）對三種總線訪問協(xié)議（第二層）對三種PROFIBUS PROFIBUS 版本（版本（FMS/DP/PAFMS/DP/PA）均相同）均相同2.2.這使通令透明和這使通令透明和FMS/DP/PAFMS/DP/PA網(wǎng)絡(luò)區(qū)域容易組合網(wǎng)絡(luò)區(qū)域容易組合3.3.因?yàn)橐驗(yàn)镕MS/DPFMS/DP使用相同的物理介質(zhì)（使用相同的物理介質(zhì)（RS-485/FORS-485/FO），因此），因此它們能組合在同一根電纜上。它們能組合在同一根電纜上。輪詢輪詢令牌方式令牌方式主從方式主從方式總線訪問協(xié)議的特征總線訪問協(xié)議的特征（1 1）混合總線訪問協(xié)議混合總線訪問協(xié)議: : 主站

14、間的邏輯令牌環(huán)主站間的邏輯令牌環(huán) 主從站間的主從協(xié)議主從站間的主從協(xié)議 主站主站: : 主站在一個(gè)限定時(shí)間內(nèi)（主站在一個(gè)限定時(shí)間內(nèi)（Token Hold Time)Token Hold Time)對總線有控制權(quán)對總線有控制權(quán) 從站從站: : 從站只是響應(yīng)一個(gè)主站的請求，它們對總線從站只是響應(yīng)一個(gè)主站的請求，它們對總線沒有控制權(quán)沒有控制權(quán)PROFIBUS總線訪問協(xié)議(FDL)的特征(2)主站或從站可以在任何時(shí)間點(diǎn)接入或斷開。主站或從站可以在任何時(shí)間點(diǎn)接入或斷開。FDL FDL 將自動(dòng)地重新組將自動(dòng)地重新組織令牌環(huán)。織令牌環(huán)。FDLFDL層提供層提供4 4種服務(wù)：種服務(wù)：SDASDA（發(fā)送需確認(rèn)的

15、數(shù)據(jù)）、（發(fā)送需確認(rèn)的數(shù)據(jù)）、SRDSRD（發(fā)送并請（發(fā)送并請求回答的數(shù)據(jù)）、求回答的數(shù)據(jù)）、SDNSDN（發(fā)送不要求確認(rèn)的數(shù)據(jù)）和（發(fā)送不要求確認(rèn)的數(shù)據(jù)）和CSRDCSRD（周期（周期性的發(fā)送并請求回答的數(shù)據(jù)）。性的發(fā)送并請求回答的數(shù)據(jù)）。令牌環(huán)調(diào)度確保每個(gè)主站有足夠的時(shí)間履行它的通令任務(wù)。因此，令牌環(huán)調(diào)度確保每個(gè)主站有足夠的時(shí)間履行它的通令任務(wù)。因此，用戶必須計(jì)算用戶必須計(jì)算全部目標(biāo)令牌環(huán)時(shí)間全部目標(biāo)令牌環(huán)時(shí)間（TTRTTR）。）。持有令牌時(shí)間持有令牌時(shí)間(TTH) = (TTH) = 目標(biāo)令牌循環(huán)時(shí)間目標(biāo)令牌循環(huán)時(shí)間(TTR) (TTR) 實(shí)際令牌循環(huán)時(shí)間實(shí)際令牌循環(huán)時(shí)間(TRR)(TR

16、R)總線訪問協(xié)議有能力發(fā)現(xiàn)有故障的站、失效的令牌、重復(fù)的令牌、總線訪問協(xié)議有能力發(fā)現(xiàn)有故障的站、失效的令牌、重復(fù)的令牌、傳輸錯(cuò)誤和其它所有可能的網(wǎng)絡(luò)失敗。傳輸錯(cuò)誤和其它所有可能的網(wǎng)絡(luò)失敗。所有信息（包括令牌信息）在傳輸過程中確保高度安全，以免傳所有信息（包括令牌信息）在傳輸過程中確保高度安全，以免傳輸錯(cuò)誤。海明距離輸錯(cuò)誤。海明距離HD=4HD=4。2 PROFIBUS DPPROFIBUSDP PROFIBUSDP 用于用于設(shè)備級(jí)設(shè)備級(jí)的高速數(shù)據(jù)傳送，中的高速數(shù)據(jù)傳送，中央控制器通過高速串行線同分散的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行央控制器通過高速串行線同分散的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信。通信。多數(shù)數(shù)據(jù)交換是多數(shù)數(shù)據(jù)交換是

17、周期性周期性的，智能化現(xiàn)場設(shè)備還需的，智能化現(xiàn)場設(shè)備還需要要非周期性非周期性通信進(jìn)行配置、診斷和報(bào)警處理。通信進(jìn)行配置、診斷和報(bào)警處理。代替代替PLC/PCPLC/PC與與I/OI/O之間昂貴的電線之間昂貴的電線; ;快速，傳輸快速，傳輸1 1千字節(jié)的輸入數(shù)據(jù)和千字節(jié)的輸入數(shù)據(jù)和1 1千字節(jié)的輸出數(shù)千字節(jié)的輸出數(shù)據(jù)所需時(shí)間據(jù)所需時(shí)間ms;ms;強(qiáng)有力的工具，減少組態(tài)和維護(hù)費(fèi)用強(qiáng)有力的工具，減少組態(tài)和維護(hù)費(fèi)用; ;被所有主要的被所有主要的PLCPLC制造商支持制造商支持; ;有廣泛的產(chǎn)品：有廣泛的產(chǎn)品：PLCPLC，PCPC，I/OI/O，運(yùn)動(dòng)器，閥，編碼，運(yùn)動(dòng)器，閥，編碼器等器等; ;允許周期

18、性和非周期性的數(shù)據(jù)傳輸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)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)每個(gè)站的輸入和輸出數(shù)據(jù)最多可達(dá)244244字節(jié)字節(jié); ;PROFIBUS_DP的特點(diǎn)的特點(diǎn)PROFIBUS_DP定義的三種設(shè)備類型DP-1DP-1類主設(shè)備（類主設(shè)備（DPM1DPM1）n中央控制器，它與分散的中央控制器，它與分散的I/OI/O設(shè)備（設(shè)備（DP-DP-從）交換數(shù)據(jù)；從）交換數(shù)據(jù)；n允許若干個(gè)允許若干個(gè)DPM1DPM1，典型的設(shè)備是，典型的設(shè)備是PLCPLC，PCPC，VMEVME。DP-2DP-2類主設(shè)備（類主設(shè)備（DPM2DPM2）n組態(tài)、監(jiān)視或工程工具，它

19、被用來設(shè)定網(wǎng)絡(luò)或參數(shù)組態(tài)、監(jiān)視或工程工具，它被用來設(shè)定網(wǎng)絡(luò)或參數(shù)/ /監(jiān)視監(jiān)視DP-DP-從設(shè)備。從設(shè)備。DP- DP- 從設(shè)備從設(shè)備n直接連接直接連接I/OI/O信號(hào)的外圍設(shè)備；信號(hào)的外圍設(shè)備；n典型的設(shè)備是輸入、輸出、驅(qū)動(dòng)器、閥、操作面板等等。典型的設(shè)備是輸入、輸出、驅(qū)動(dòng)器、閥、操作面板等等。總線控制器板，嵌入總線控制器板，嵌入式計(jì)算機(jī)常用總線。式計(jì)算機(jī)常用總線。PROFIBUS-DP提供廣泛的診斷可能性診斷信息能快速確定故障的位置。診斷信息能快速確定故障的位置。診斷信息分為三級(jí)：診斷信息分為三級(jí)：1 1、與站有關(guān)的診斷：、與站有關(guān)的診斷： 站一般運(yùn)行狀態(tài)的信息，如溫度過高，電壓過站一般運(yùn)

20、行狀態(tài)的信息，如溫度過高，電壓過低低2 2、與模塊有關(guān)的診斷：、與模塊有關(guān)的診斷： 設(shè)備中相關(guān)模塊的信息，如輸出模塊設(shè)備中相關(guān)模塊的信息，如輸出模塊 8A8A有故障有故障3 3、與通道有關(guān)的診斷：、與通道有關(guān)的診斷： 輸入或輸出某一信號(hào)位的信息，如輸出線輸入或輸出某一信號(hào)位的信息，如輸出線3 3斷了斷了系 統(tǒng) 配 置運(yùn)行模式在在EN50170 Vol.2EN50170 Vol.2中定義了中定義了DP-DP-主和主和DP-DP-從的系統(tǒng)行為。從的系統(tǒng)行為。系統(tǒng)行為主要由系統(tǒng)行為主要由DP-DP-主站（主站（1 1類）的系統(tǒng)行為來確定。類）的系統(tǒng)行為來確定。DP-DP-主站（主站（1 1類）區(qū)別下

21、列狀態(tài)：類）區(qū)別下列狀態(tài)：停止（停止（STOPSTOP） 在在DP-DP-主和主和DP-DP-從之間無數(shù)據(jù)傳輸。從之間無數(shù)據(jù)傳輸。清除（清除（CLEARCLEAR） DP-DP-主讀主讀DP-DP-從的輸入數(shù)據(jù)并保持輸出在從的輸入數(shù)據(jù)并保持輸出在 失效安全狀態(tài)。失效安全狀態(tài)。運(yùn)行（運(yùn)行（OPEARTEOPEARTE）DP-DP-主處在數(shù)據(jù)傳輸段。主處在數(shù)據(jù)傳輸段。 在后繼的周期中，在后繼的周期中，DP-DP-從的輸入被讀，且輸從的輸入被讀，且輸 出數(shù)據(jù)被寫給出數(shù)據(jù)被寫給DP-DP-從。從。通 信 模 式n點(diǎn)對點(diǎn)點(diǎn)對點(diǎn)( (用戶數(shù)據(jù)傳送用戶數(shù)據(jù)傳送) )或廣播或廣播( (控制指令控制指令) )n

22、循環(huán)主循環(huán)主從用戶數(shù)據(jù)傳送從用戶數(shù)據(jù)傳送n非循環(huán)主非循環(huán)主主數(shù)據(jù)傳送主數(shù)據(jù)傳送DP-DP-主站和主站和DP-DP-從站間的數(shù)據(jù)傳輸從站間的數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)化階段：參數(shù)化階段： 從站由從站由DP-DP-主站用現(xiàn)行總線參數(shù)、監(jiān)控時(shí)間和從站主站用現(xiàn)行總線參數(shù)、監(jiān)控時(shí)間和從站 的特定參數(shù)進(jìn)行參數(shù)化。的特定參數(shù)進(jìn)行參數(shù)化。 組態(tài)階段：組態(tài)階段：DP-DP-主站對主站對DP-DP-從站所需要的配置和現(xiàn)行的配置進(jìn)行比較。從站所需要的配置和現(xiàn)行的配置進(jìn)行比較。用戶數(shù)據(jù)傳輸階段：用戶數(shù)據(jù)傳輸階段：在參數(shù)化和組態(tài)成功后，在參數(shù)化和組態(tài)成功后，DP-DP-從站改變其狀態(tài)進(jìn)入用戶數(shù)據(jù)從站改變其狀態(tài)進(jìn)入用戶數(shù)據(jù)交換階段。在

23、此階段，從站的參數(shù)化能被更改，而不心中斷交換階段。在此階段，從站的參數(shù)化能被更改，而不心中斷數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸。在這三個(gè)階段中，都可以附加診斷數(shù)據(jù)和控制命令的傳輸。在這三個(gè)階段中，都可以附加診斷數(shù)據(jù)和控制命令的傳輸。主主數(shù)據(jù)傳送功能功能含義含義DPM1DPM2取得主站診斷數(shù)據(jù)取得主站診斷數(shù)據(jù)讀取讀取DPM1的診斷數(shù)據(jù)或從站的所有診斷數(shù)的診斷數(shù)據(jù)或從站的所有診斷數(shù)據(jù)據(jù)MO加載加載-卸載組合（開始，卸載組合（開始，加載加載/卸載，結(jié)束）卸載，結(jié)束）加載或卸載加載或卸載DPM1及有關(guān)及有關(guān)DP從站的全部配置從站的全部配置參數(shù)參數(shù)OO激活參數(shù)（廣播）激活參數(shù)（廣播）同時(shí)激活所有已編址的同時(shí)激活所有已編

24、址的DPM1的總線參數(shù)的總線參數(shù)OO激活參數(shù)激活參數(shù)激活已編址的激活已編址的DPM1的參數(shù)或改變其操作狀的參數(shù)或改變其操作狀態(tài)態(tài)OOPROFIBUS-DP主主- -主功能主功能控制命令n除與用戶數(shù)據(jù)傳輸有關(guān)的站以外，除與用戶數(shù)據(jù)傳輸有關(guān)的站以外，DP-DP-主站可以發(fā)主站可以發(fā)送控制命令給一個(gè)、一組或全部送控制命令給一個(gè)、一組或全部DP-DP-從站。這些控從站。這些控制命令設(shè)計(jì)為全局控制（制命令設(shè)計(jì)為全局控制（Global-Controls)Global-Controls)。它。它們是：們是：n輸入同步（鎖定模式）輸入同步（鎖定模式）n輸出同步（同步模式）輸出同步（同步模式）n輸出清除進(jìn)入失效

25、安全狀態(tài)（清除模式）輸出清除進(jìn)入失效安全狀態(tài)（清除模式）DP擴(kuò)展功能nDP擴(kuò)展功能允許擴(kuò)展功能允許非循環(huán)的讀寫功能非循環(huán)的讀寫功能設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件GSDFPOFIBUS-DP FPOFIBUS-DP 設(shè)備的設(shè)備的GSDGSD文件（文件（1 1）n在在GSDGSD文件中，描述每一個(gè)文件中，描述每一個(gè)FPOFIBUS-DP FPOFIBUS-DP 設(shè)備的特性。設(shè)備的特性。n每個(gè)設(shè)備的每個(gè)設(shè)備的GSDGSD文件用設(shè)備的電子數(shù)據(jù)單來表示。文件用設(shè)備的電子數(shù)據(jù)單來表示。nGSDGSD文件包含所有設(shè)備的特定參數(shù)，如：文件包含所有設(shè)備的特定參數(shù)，如： 支持的波特率支持的波特率 支持的信息長度支持的信息長度 輸

26、入輸入/ /輸出的數(shù)據(jù)量輸出的數(shù)據(jù)量 診斷信息的含義診斷信息的含義 對模擬設(shè)備有效的選擇對模擬設(shè)備有效的選擇GSD是可讀的是可讀的ASCII文本文件，它包含用于通信的通用的和設(shè)備專用的規(guī)范。文本文件，它包含用于通信的通用的和設(shè)備專用的規(guī)范。GSD的結(jié)構(gòu)分為的結(jié)構(gòu)分為3部分：通用規(guī)范、主站規(guī)范和從站規(guī)范。部分：通用規(guī)范、主站規(guī)范和從站規(guī)范。FPOFIBUS-DP 設(shè)備的GSD文件（2）nGSDGSD文件由設(shè)備制造商建立。文件由設(shè)備制造商建立。n每一個(gè)設(shè)備類型分別需要一個(gè)每一個(gè)設(shè)備類型分別需要一個(gè)GSDGSD文件。文件。nPROFIBUSPROFIBUS用戶組織提供用戶組織提供GSDGSD編輯程序

27、，它使得建立編輯程序，它使得建立GSDGSD文件非常容易。文件非常容易。nGSDGSD編輯程序包括編輯程序包括GSDGSD檢查程序，它確保檢查程序，它確保GSDGSD文件符文件符合合PROFIBUSPROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。nDPROFIBUSDPROFIBUS網(wǎng)頁（網(wǎng)頁（http:/http:/) )中構(gòu)中構(gòu)成了一個(gè)成了一個(gè)GSDGSD文件庫。文件庫。允許開放配置RPOFIBUS-DP行規(guī)概述（1）對對NC/RCNC/RC的行規(guī)的行規(guī)n 此行規(guī)描述許多操作機(jī)器和許多裝配機(jī)器人怎么通過此行規(guī)描述許多操作機(jī)器和許多裝配機(jī)器人怎么通過DPDP來實(shí)現(xiàn)控制。來實(shí)現(xiàn)控制。n 根據(jù)詳細(xì)的流程圖，從高水平

28、自動(dòng)化的觀點(diǎn)，很容易描根據(jù)詳細(xì)的流程圖，從高水平自動(dòng)化的觀點(diǎn)，很容易描述這些機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和程序控制。述這些機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和程序控制。對編碼器的行規(guī)對編碼器的行規(guī) n 此行規(guī)描述此行規(guī)描述PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP到編碼器的聯(lián)接，如旋轉(zhuǎn)編碼到編碼器的聯(lián)接，如旋轉(zhuǎn)編碼器，角度編碼器和線性編碼器，兩類設(shè)備定義基本功能器，角度編碼器和線性編碼器，兩類設(shè)備定義基本功能和補(bǔ)充功能。和補(bǔ)充功能。n（如比例尺，中斷處理和擴(kuò)展的診斷）。（如比例尺，中斷處理和擴(kuò)展的診斷）。RPOFIBUS-DP行規(guī)概述（2）各種速度驅(qū)動(dòng)器的行規(guī)各種速度驅(qū)動(dòng)器的行規(guī)n知名的驅(qū)動(dòng)技術(shù)的制造商都參加了知名的驅(qū)動(dòng)技術(shù)的制

29、造商都參加了PROFIDRIVEPROFIDRIVE的制訂。此的制訂。此行規(guī)指出驅(qū)動(dòng)器如何參數(shù)化以及設(shè)定點(diǎn)和實(shí)際值如何被傳行規(guī)指出驅(qū)動(dòng)器如何參數(shù)化以及設(shè)定點(diǎn)和實(shí)際值如何被傳輸，這就使不同制造商的驅(qū)動(dòng)器能相互換。此行規(guī)包括必輸，這就使不同制造商的驅(qū)動(dòng)器能相互換。此行規(guī)包括必要的速度和位置控制的規(guī)范，還說明了對要的速度和位置控制的規(guī)范，還說明了對DPDP或或FMSFMS的應(yīng)用功的應(yīng)用功能聯(lián)系。能聯(lián)系。操作員控制和過程監(jiān)視（操作員控制和過程監(jiān)視（HMIHMI）行規(guī)）行規(guī)n簡單操作員控制和過程監(jiān)視設(shè)備（簡單操作員控制和過程監(jiān)視設(shè)備（HMIHMI）的行規(guī)指出這此設(shè)）的行規(guī)指出這此設(shè)備通過備通過PROFI

30、BUS-DPPROFIBUS-DP怎樣與高層自動(dòng)化部件連接。此行規(guī)使怎樣與高層自動(dòng)化部件連接。此行規(guī)使用擴(kuò)展的用擴(kuò)展的PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP通信功能。通信功能。3 PROFIBUS-PA應(yīng)用范圍PROFIBUS-PA=PROFIBUS-PA=用于過程自動(dòng)化的用于過程自動(dòng)化的PROFIBUSPROFIBUSn變送器、閥、執(zhí)行器等等變送器、閥、執(zhí)行器等等n通過串行總線系統(tǒng)連接通過串行總線系統(tǒng)連接n在化學(xué)工業(yè)和過程控制中使用在化學(xué)工業(yè)和過程控制中使用n通過數(shù)據(jù)線對現(xiàn)場設(shè)備供電通過數(shù)據(jù)線對現(xiàn)場設(shè)備供電n在危險(xiǎn)區(qū)域（在危險(xiǎn)區(qū)域（EExiEExi型保護(hù)區(qū)域）應(yīng)用型保護(hù)區(qū)域）應(yīng)用PRO

31、FIBUS-PA適應(yīng)所有過程自動(dòng)化領(lǐng)域n對防爆和非防爆區(qū)域過程自動(dòng)化的低端應(yīng)用，對防爆和非防爆區(qū)域過程自動(dòng)化的低端應(yīng)用，PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA是優(yōu)選。是優(yōu)選。nPROFIBUS-PAPROFIBUS-PA完全滿足化學(xué)工業(yè)用戶組織（如完全滿足化學(xué)工業(yè)用戶組織（如NAMURNAMUR）對數(shù)）對數(shù)字現(xiàn)場總線的要求。字現(xiàn)場總線的要求。采用PROFIBUS-PA技術(shù)，PA設(shè)備運(yùn)行在下列防爆區(qū)域nZone 0: Zone 0: 危險(xiǎn)的爆炸瓦斯氣體經(jīng)?；蜷L期存在的區(qū)域危險(xiǎn)的爆炸瓦斯氣體經(jīng)?；蜷L期存在的區(qū)域nZone 1: Zone 1: 在正常運(yùn)行期間危險(xiǎn)的爆炸瓦斯氣體有可能存在的在正

32、常運(yùn)行期間危險(xiǎn)的爆炸瓦斯氣體有可能存在的區(qū)域區(qū)域nZone 2: Zone 2: 不希望在正常運(yùn)行期間存在危險(xiǎn)的爆炸瓦斯氣體的不希望在正常運(yùn)行期間存在危險(xiǎn)的爆炸瓦斯氣體的區(qū)域區(qū)域PROFIBUS-PA與420mA系統(tǒng)的比較節(jié)省成本的潛力安裝安裝節(jié)省節(jié)省n電線電線nPLC I/OPLC I/O板板n安裝元件（安裝元件（Ex-/Ex-/電流隔離器等）電流隔離器等）n排列機(jī)架排列機(jī)架n空間空間n減少錯(cuò)誤減少錯(cuò)誤n減少安裝時(shí)間減少安裝時(shí)間PROFIBUS-PA的基本成份PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線系統(tǒng) 主站（主站（1類）類） 主站（主站（2類）類）PROFIB-PA的組態(tài)拓樸PROFIB-PA的組態(tài)

33、現(xiàn)場設(shè)備的供電設(shè)備數(shù)設(shè)備數(shù)PROFIB-PA的成份網(wǎng)絡(luò)元件耦合器和鏈接器耦合器的功能段耦合器在不同的傳輸技術(shù)之間提供一個(gè)網(wǎng)關(guān)（段耦合器在不同的傳輸技術(shù)之間提供一個(gè)網(wǎng)關(guān)（gatewaygateway）n異步異步NRZ編碼編碼 DP/PA耦合器耦合器 同步同步Manchester編碼編碼n1Byte=11Bit 1Byte=8Bit(8個(gè)用戶位個(gè)用戶位+1開始位開始位+1停止位停止位+1奇偶檢驗(yàn)位）奇偶檢驗(yàn)位）n可變的波特率可變的波特率 固定波特率固定波特率=31.25kBit/s從現(xiàn)今的4-20mA很容易轉(zhuǎn)移到PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA 協(xié)議功能nPROFIBUS-PAPROF

34、IBUS-PA以以PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP為基礎(chǔ)。為基礎(chǔ)。n通過標(biāo)準(zhǔn)的通過標(biāo)準(zhǔn)的DPDP周期性數(shù)據(jù)交換功能傳輸量值周期性數(shù)據(jù)交換功能傳輸量值和狀態(tài)。和狀態(tài)。n對于設(shè)備參數(shù)的傳輸和用工程工具的設(shè)備運(yùn)對于設(shè)備參數(shù)的傳輸和用工程工具的設(shè)備運(yùn)行，使用擴(kuò)展行，使用擴(kuò)展PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP的非周期性讀的非周期性讀/ /寫寫功能。功能。nPROFIBUS-PAPROFIBUS-PA行規(guī)定義有送行規(guī)定義有送PAPA功能映像。功能映像。PROFIBUS-PA的基本成份DPDP協(xié)議，周期和非周期的協(xié)議，周期和非周期的PROFIBUS-PA行規(guī)概述對過程自動(dòng)化的行規(guī)對過程

35、自動(dòng)化的行規(guī) 這是專為過程自動(dòng)化制定的行規(guī)。這是專為過程自動(dòng)化制定的行規(guī)。依據(jù)功能塊技術(shù)，依據(jù)功能塊技術(shù)， 它包括對所有類型它包括對所有類型現(xiàn)場設(shè)備都有效的一般定義和設(shè)備數(shù)據(jù)現(xiàn)場設(shè)備都有效的一般定義和設(shè)備數(shù)據(jù)單（如溫度、壓力、液位、流量變送器單（如溫度、壓力、液位、流量變送器和定位器等）。和定位器等）。PROFIBUS-PA行規(guī)確?；ゲ僮餍詎定義運(yùn)行、識(shí)別、維護(hù)、診斷等參數(shù)定義運(yùn)行、識(shí)別、維護(hù)、診斷等參數(shù)n定義數(shù)據(jù)（如溫度、壓力、流量等）的含義定義數(shù)據(jù)（如溫度、壓力、流量等）的含義n定義一個(gè)模擬量，含范圍、工程單位和狀態(tài)定義一個(gè)模擬量，含范圍、工程單位和狀態(tài)n依據(jù)國際承認(rèn)的功能塊技術(shù)依據(jù)國際承

36、認(rèn)的功能塊技術(shù)n定義通信子集和設(shè)備行為定義通信子集和設(shè)備行為n支持簡單的（單變量）和復(fù)雜的（多變量）設(shè)備支持簡單的（單變量）和復(fù)雜的（多變量）設(shè)備n結(jié)合化學(xué)工業(yè)的應(yīng)用開發(fā)的結(jié)合化學(xué)工業(yè)的應(yīng)用開發(fā)的The PROFIBUS-PA行規(guī)行規(guī)包括兩部分行規(guī)包括兩部分: :一般定義一般定義n對所有類型的設(shè)備都有效對所有類型的設(shè)備都有效n定義此設(shè)備與定義此設(shè)備與PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA間的關(guān)系間的關(guān)系n定義操作、起動(dòng)和再起動(dòng)定義操作、起動(dòng)和再起動(dòng)設(shè)備數(shù)據(jù)單設(shè)備數(shù)據(jù)單n每個(gè)設(shè)備類型（如變送器、閥）有各自的設(shè)備數(shù)據(jù)單每個(gè)設(shè)備類型（如變送器、閥）有各自的設(shè)備數(shù)據(jù)單n定義此設(shè)備的特定參數(shù)和操作

37、定義此設(shè)備的特定參數(shù)和操作今天可提供的PA行規(guī)的設(shè)備數(shù)據(jù)單變送器 +溫度 +壓力 +液位 +流量 執(zhí)行器 +閥 +數(shù)字I/O PID-循環(huán)控制器PA行規(guī)標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備參數(shù)n例：功能塊模擬輸入，壓力變送器例：功能塊模擬輸入，壓力變送器PROFIBUS-PA的組態(tài)設(shè)備行規(guī)（簡單現(xiàn)場設(shè)備）PROFIBUS-PA的組態(tài)互操作性4 PROFIBUSFMSFMSFMS的設(shè)計(jì)旨在解決的設(shè)計(jì)旨在解決車間級(jí)車間級(jí)的通信，在這一級(jí)可編程的通信，在這一級(jí)可編程控制器主要是控制器主要是互相通信互相通信。在此應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，高級(jí)功能比。在此應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，高級(jí)功能比快速系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間更重要?？焖傧到y(tǒng)反應(yīng)時(shí)間更重要。PROFIBUS

38、FMSPROFIBUSFMS應(yīng)用層包括以下兩個(gè)部分應(yīng)用層包括以下兩個(gè)部分：1. FMS: 1. FMS: 現(xiàn)場總線信息規(guī)范現(xiàn)場總線信息規(guī)范(FMS)(FMS)描述通信對象和服務(wù)；描述通信對象和服務(wù)；2. LLI: 2. LLI: 低層接口低層接口(LLI)(LLI)用于將用于將FMSFMS適配到第適配到第 2 2 層。層。PROFIBUS-FMS協(xié)議結(jié)構(gòu)PROFIBUS-FMS的特點(diǎn)n為連接智能現(xiàn)場設(shè)備設(shè)計(jì)，如為連接智能現(xiàn)場設(shè)備設(shè)計(jì)，如PLCPLC，PCPC，MMIMMIn強(qiáng)有力的應(yīng)用服務(wù)提供廣泛的功能強(qiáng)有力的應(yīng)用服務(wù)提供廣泛的功能n面向?qū)ο蟮膮f(xié)議面向?qū)ο蟮膮f(xié)議n多主和主多主和主- -從通信從

39、通信n點(diǎn)對點(diǎn)、廣播和局部廣播通信點(diǎn)對點(diǎn)、廣播和局部廣播通信n周期性和非周期性的數(shù)據(jù)傳輸周期性和非周期性的數(shù)據(jù)傳輸n每個(gè)設(shè)備的用戶數(shù)據(jù)多達(dá)每個(gè)設(shè)備的用戶數(shù)據(jù)多達(dá)240240個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié)n得到所有主要得到所有主要PLCPLC制造商的支持制造商的支持PROFIBUSFMS面向?qū)ο髇變量、參數(shù)、程序均設(shè)計(jì)為對象變量、參數(shù)、程序均設(shè)計(jì)為對象n每個(gè)對象都有確定的特性（讀，寫每個(gè)對象都有確定的特性（讀，寫）n所有對象被列在對象字典（所有對象被列在對象字典（ODOD）中）中n對象字典根據(jù)每個(gè)設(shè)備單獨(dú)構(gòu)成對象字典根據(jù)每個(gè)設(shè)備單獨(dú)構(gòu)成通信對象類型 對象對象不明確的明確的由PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)定義VFD：虛擬現(xiàn)場設(shè)

40、備OD：對象字典Data Types:標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型由用戶定義靜態(tài)：靜態(tài)：由行規(guī)予定義或在組態(tài)期間定義如變量、數(shù)組、記錄、區(qū)域動(dòng)態(tài)：動(dòng)態(tài)：在運(yùn)行時(shí)定義如程序、變量表對象字典（OD）對象字典包括如下部分：對象字典包括如下部分：n頭部頭部 包含此包含此ODOD的結(jié)構(gòu)信息的結(jié)構(gòu)信息n數(shù)據(jù)類型字典數(shù)據(jù)類型字典 包括靜態(tài)通信對象表（如停機(jī)時(shí)間、故障率包括靜態(tài)通信對象表（如停機(jī)時(shí)間、故障率）n動(dòng)態(tài)變量表的表動(dòng)態(tài)變量表的表* * 包括所有現(xiàn)今已知變量表的表包括所有現(xiàn)今已知變量表的表n動(dòng)態(tài)程序表動(dòng)態(tài)程序表* * 包括所有現(xiàn)今已知程序的表包括所有現(xiàn)今已知程序的表 注：注：* *部分是可選的，僅對某些設(shè)備存在。部分

41、是可選的，僅對某些設(shè)備存在。例：一個(gè)簡單設(shè)備的OD頭部：頭部：ROM/RAM標(biāo)志名字長度，訪問保護(hù)，OD版本靜態(tài)OD的第一個(gè)指針和長度數(shù)據(jù)類型OD的第一個(gè)指針和長度動(dòng)態(tài)OD部分的第一個(gè)指針和長度數(shù)據(jù)類型字典：數(shù)據(jù)類型字典：索引 對象代碼 含義1 數(shù)據(jù)類型 整數(shù)8 數(shù)據(jù)類型 整數(shù)166 數(shù)據(jù)類型 浮點(diǎn)靜態(tài)對象字典：靜態(tài)對象字典：指針 對象代碼 數(shù)據(jù)類型 內(nèi)部地址 符號(hào)20 VAR 1 4711H 件數(shù)21 VAR 2 5000H 停機(jī)時(shí)間22 VRA 6 100H 故障率PROFIBUSFMS支持如下類型的對象靜態(tài)通信對象靜態(tài)通信對象（這些對象登入靜態(tài)對象字典）（這些對象登入靜態(tài)對象字典）n簡單

42、變量：變量類型如整數(shù)、布爾數(shù)簡單變量：變量類型如整數(shù)、布爾數(shù)n數(shù)組：同類型的簡單變量的數(shù)組數(shù)組：同類型的簡單變量的數(shù)組n記錄：各種類型的簡單變量的數(shù)組記錄：各種類型的簡單變量的數(shù)組n區(qū)域：大數(shù)量的數(shù)據(jù)區(qū)域：大數(shù)量的數(shù)據(jù)n事件：事件信息事件：事件信息動(dòng)態(tài)通信對象動(dòng)態(tài)通信對象（這些對象登入動(dòng)態(tài)對象字典）（這些對象登入動(dòng)態(tài)對象字典）n程序調(diào)用：程序的描述程序調(diào)用：程序的描述n變量表：簡單變量、數(shù)組或記錄的記錄變量表：簡單變量、數(shù)組或記錄的記錄PROFIBUSFMS的通信關(guān)系站之間的數(shù)據(jù)傳輸通過通信關(guān)系來執(zhí)行站之間的數(shù)據(jù)傳輸通過通信關(guān)系來執(zhí)行通信關(guān)系允許存取保護(hù)和自動(dòng)的聯(lián)接監(jiān)視通信關(guān)系允許存取保護(hù)和自動(dòng)的聯(lián)接監(jiān)視PROFIBUSFMS設(shè)備的電子數(shù)據(jù)單n對每一個(gè)對每一個(gè)FMSFMS設(shè)備有一張由制造商定義的電子設(shè)備有一張由制造商定義的電子數(shù)據(jù)單（數(shù)據(jù)單（GSDGSD文件）文件）nFMS GSDFMS GSD文件包括所有相關(guān)設(shè)備的通信能力。文件包括所有相關(guān)設(shè)備的通信能力。n在組態(tài)期間，在組態(tài)期間，F(xiàn)MSFMS組態(tài)工具讀組態(tài)工具讀GSDGSD文件并將所文件并將所有信息放入賬號(hào)。有信息放入賬號(hào)。n在在PROFIBUSPROFIBUS導(dǎo)則導(dǎo)則No.2.101No.2.101中，描述了中，描述了FMS GSD FMS GSD 文件的格式。文件的格式。ROFIBUSFMS行規(guī)的概述n控制器間