电动执行机构PROFIBUS总线接口使用说明书

1、电动执行机构profibus总线接口使用说明书（适用型号：ra、rq、rqm系列ra、rq、rqm系列）rich measure&control equidment co.,ltd美商独资瑞基测控设备有限公司15目录目录i1 说明11.1了解profibus-dp11.2基本特征11.3 profibus dp总线的基本功能12 安全须知22.1和安全有关的术语23 总线连接23.1内部结构23.2电气连接23.3设备描述文件（gsd）43.4进入远程控制模式54 技术数据54.1 硬件接口和电缆54.2 通讯数据格式54.2.1输出（主站=执行机构）54.2.2输入（执行机构=主站）64.2

2、.3使用gsd文件设置执行机构参数说明75执行机构的菜单设定85.1“本机地址”设置85.2“丢信时间”设置85.3“丢信动作”设置95.4“总线esd”设置95.5“调节低限”和“调节高限”设置95.6“辅助输入”设置95.7“冗余设置”105.8“总线控制”设置106 冗余10附1：ra/rq/rqm系列带总线执行机构内部接线图12附2：ra/rq/rqm系列带总线执行机构葵花接线盒端子说明表13附3：ra/rq/rqm系列带总线执行机构内部接线图14附4：ra/rq/rqm系列带总线执行机构葵花接线盒端子说明表151 说明1.1了解profibus-dp 为了在自动化系统之间、自动化系统

3、和所连接的分散的现场设备之间进行信息交换，现场总线作为主要的通讯工具已得到越来越广泛的使用。现场总线是一种串行的，数字的，多点的，双向通信的数据总线。通过使用现场总线技术，可以节省多至40的接线、调试及维护的费用。仅仅使用两根电线就可以传送现场设备的所有相关信息和数据。在欧洲，profibus-dp总线是居于领先地位的开放的现场总线系统，并且成功地推广到世界各地。应用范围包括生产过程中的自动化，过程控制和楼宇自控。profibus-dp总线作为国际的、开放的现场总线标准，已经由en 50 170现场总线标准进行了标准化。该标准化确保独立于制造商，并且在最大程度上保护制造商和用户的利益。1.2基

4、本特征profibus dp总线决定了一个由它把分散的数字自动化设备连接在一起的、串行的现场总线系统的技术和功能特点。profibus dp总线区分主站设备和从站设备。profibus dp总线被设计成在现场级以极高的速度传递数据。这里的中央控制设备，比如plc或pc机，通过一个高速的串行接口同外围的现场站进行开关量及/或模拟量的输入输出数据通讯。通过符合en 50170标准的profibus dp基本功能，就可以实现所需的通讯功能。 主站设备 控制总线上的数据交换。主站被允许毋需一个外部请求就可以发送信息。在profibus协议中，主站通常也被称作主动站。 从站设备 典型的从站设备是输入输出

5、设备，如流量计、温度计、压力计、执行机构等。它们不具备访问总线的能力，也就是说，它们仅仅可以确认已经接收到信息，或者，在主站的要求下发送信息到主站。从站通常也被称作被动站。1.3 profibus dp总线的基本功能主站循环地从从站读取输入信息，循环地把输出信息写入到从站。除了这种过程映像的循环数据传输方式，profibus dp总线还提供了强有力的诊断和调试功能。通过主站和从站上的监控功能来监控数据交换。 功能- 点对点对等（网络数据传输）或多点广播（控制命令到所有的从站）。- dp主站和dp从站间的循环（周期性）数据交换。- 动态地激活或撤销一个dp从站。- 检查dp从站的配置。- 同步输

6、入及/或输出。 保护功能- 所有的信息是以汉明距离hd=4的方式来传递。- dp从站的看门狗。- dp从站的输入输出存取保护。- 主站可配置时间间隔的网络数据传输监控。- 可调整的安全性能。2 安全须知警告标识：表示须特别注意内容，大部分情况与安全操作有关。2.1和安全有关的术语本手册必须和相对应型号的电动执行机构的安装使用说明书结合在一起使用。当进行和执行机构有关的工作时，必须遵循包含在使用说明书中的安全准则。本手册只包含与profibus接口有关的内容。建议由专业的技术支持人员进行所有的安装、调试和服务的工作。3 总线连接3.1内部结构profibus-dp 通讯卡如图1中的i卡所示，通过

7、接插件与电动执行机构的主板相连后构成具有profibus-dp 通讯功能的电动执行机构。若需要总线冗余的场合，则由图1中的i卡（主卡）和ii卡（冗余卡）通过接插件合并后与电动执行机构的主板相连。其485通讯接口与执行机构的葵花接线盘相连接（参照表1），可以根据profibus dp组网规则与用户主站连接使用。注：总线冗余须在订货时提出，关于冗余的说明请看第6章。 profibus-dp i卡profibus-dp ii卡mcu总线协议芯片高速485芯片辅助控制部分模拟控制电路dp 总线冗余卡图1：profibus dp 通讯卡关于工作和储存环境条件，要求：工作温度： -30+70 储存温度：

8、-50+85 相对湿度： 5%95%（50）非冷凝状态3.2电气连接特别说明： ra/rq/rqm系列和ra/rq/rqm系列在总线通讯方面的区别仅在于接线方式和接线端子号的不同。详见以下说明：3.2.1 执行机构中有关profibus dp 的接线端子 ra/rq/rqm系列profibus dp执行机构与现场总线相关的接线端子说明如下表：执行机构接线盘说明执行机构接线盘说明17号端子ai (i卡总线端)15号端子aii （ii卡（冗余卡）总线端)16号端子bi (i卡总线端)14号端子bii （ii卡（冗余卡）总线端)18号端子rs485接口公共参考地i（s），在要求不高的场合可以不接。3

9、0号端子rs485接口公共参考地ii（s），在要求不高的场合可以不接。24号端子i卡终端电阻端47号端子ii卡（冗余卡）终端电阻端21号端子i卡终端电阻端46号端子ii卡（冗余卡）终端电阻端29号端子接大地（e）。通常与信号线的屏蔽层相连。ra/rq/rqm系列profibus dp执行机构与现场总线相关的接线端子说明如下表：执行机构接线盘说明执行机构接线盘说明17号端子ai (i卡总线端)15号端子aii （ii卡（冗余卡）总线端)16号端子bi (i卡总线端)14号端子bii （ii卡（冗余卡）总线端)18号端子rs485接口公共参考地i（s），在要求不高的场合可以不接。30号端子rs48

10、5接口公共参考地ii（s），在要求不高的场合可以不接。42号端子i卡终端电阻端36号端子*ii卡（冗余卡）终端电阻端3号端子i卡终端电阻端24号端子ii卡（冗余卡）终端电阻端29号端子接大地（e）。通常与信号线的屏蔽层相连。*注意：ra/rq/rqm系列profibus dp执行机构的接线盘的36号端子已调整为ii卡（冗余卡）终端电阻端，而不是原来的外部电压控制信号的负端。若需要用到外部电压辅助控制时，原本接36号端子的连接线要改成接4号端子。3.2.2 有关“信号公共参考地”和“大地”接线端子的处理方法：现场条件推荐接法（默认其中2芯作为信号线）可能存在雷击（如空中架线情况）；可能存在较高的

11、共模干扰（通讯距离长）采用3芯屏蔽线。其中一芯作为信号参考地与执行器接线盘18号端子相连；屏蔽线接执行器接线盘的地线端子，终端接大地。无雷击可能；可能存在较高的共模干扰采用2芯屏蔽线。其中屏蔽线作为信号参考地与执行器接线盘18号端子相连。可能存在雷击；无较高的共模干扰可能采用2芯屏蔽线。屏蔽线接执行器接线盘的地线端子，终端接大地。无雷击可能；无较高的共模干扰可能采用不带屏蔽双绞线（适用于通讯距离短、要求较低的场合）注：表中只是例举了与i 卡的接线，ii卡则类同。3.2.3 信号线的接法如图2-1(ra/rq/rqm系列)和图2-2（ra/rq/rqm系列）所示接法，在一段总线网络中最多可以接3

12、2个类似profibus dp 执行机构的从设备。如果需要在一个总线网络中连接更多的profibus dp从设备，可以使用中继器将各段网络连接起来，而整个网络（表示一个单主站网络）最多可容纳126个profibus dp 从设备。图2-2：ra/rq/rqm系列profibus dp 信号端子接线方法图2-1：ra/rq/rqm系列profibus dp 信号端子接线方法图3示例了单个网络的整体模式。图3：总线网络段中的profibus dp 执行机构通讯电缆参数： 电缆设计： 屏蔽双绞电缆浪涌阻抗： 在 3 20 mhz频率内为 135165每单位长度的电容：0.64mm导线面积： 0.34

13、 mm，与awg22一致回路电阻： 执行机构）输出数据由2个字节组成：第一个字节为动作类型，第二个字节为附加说明，第二个字节只在调节指令中有效。具体格式如下表：命令第一个字节第二个字节停止10h*(bit4)保留关01h(bit0)保留开02h(bit1)保留esd03h(bit0+bit1)保留调节08h(bit3)从00h到0ffh的数，分别对应阀位0100切换到通道i2xh(bit5)保留切换到通道ii4xh(bit6)保留*注：第一个字节中其它未定义的命令编码也会和10h一样有“停止”的作用。而当第一个字节等于00h时的动作则取决于“总线控制”的设置。当“总线控制”设置为“点动”时，0

14、0h也可做为“停止”命令；而当“总线控制”设置为“保持”时，00h则是保持原来的工作状态（打开、关闭或停止）。“总线控制”的设置方法请详见5.8章节。4.2.2输入（执行机构=主站）输入数据由8个字节组成，从低位地址到高位地址分别表示为：idata1、idata2、idata3、diagr1、positn、rawpos、nj、diagr0,他们的含义如下表所示，表中的辅助信号指远程开关量控制信号 字节1idata1bit0=1，表示正在动作（电动或手动）bit1=1，表示正处于关限位bit2=1，表示正处于开限位bit3=1，表示电机过热bit4=1，表示监视继电器吸合（工作正常）bit5=1

15、，表示方式旋钮在就地方式bit6=1，表示方式旋钮在远程方式bit7保留字节2idata2bit0=1，表示已触发电动关闭bit1=1，表示已触发电动打开bit2=1，表示中断定时器正处于停止位置bit3=1，表示正在禁动时间内bit4=1，表示“开阀联锁”信号有效bit5=1，表示“关阀联锁”信号有效bit6=1，表示位置调节命令有效bit7保留字节3idata3bit0=1，继电器s1吸合bit1=1，继电器s2吸合bit2=1，继电器s3吸合bit3=1，继电器s4吸合bit4=0，辅助3输入 / 无辅助保持动作信号 注1=1，辅助3输入 / 有辅助保持动作信号 注1bit5=0，辅助2

16、输入 / 无辅助关动作信号 注1=1，辅助2输入 / 有辅助关动作信号 注1bit6=0，辅助1输入 / 无辅助开动作信号 注1=1，辅助1输入 / 有辅助开动作信号 注1bit7=0，辅助4输入 / 无辅助esd信号 注1=1，辅助4输入 / 有辅助esd信号 注1字节4diagr1bit0=1，表示电机堵转 bit1保留bit2=1，表示阀位出错 bit3=1，表示正在执行位置调节命令bit4=1，表示收到总线esd命令bit5=1，辅助开、关、点动/保持控制被允许bit6保留bit7保留字节5positn调节阀位bit0bit7=00ff，表示从posmin到posmax之间的百分比位置

17、，00表示0，ff表示100字节6rawpos物理阀位bit0bit7=00ff，表示从0行程处到100行程处之间的百分比位置，00表示0，ff表示100字节7nj转矩bit0bit7=00ff，表示从0额定转矩到100额定转矩之间的百分比，00表示0，ff表示100字节8diagr0bit0=1，表示执行机构转向错误。bit1=1，表示死区设定出错bit2=1，表示丢信时间设定出错（置位时，dp控制被禁用）bit3=1，表示正处于关过矩bit4=1，表示正处于开过矩bit5=1，表示电源缺相bit6保留bit7=1，内部数据通讯出错（卡通讯故障） 注1 依据参数（parameter）设置中的

18、“辅助控制输入”屏蔽寄存器（auxmsk）的设置，反馈相应的状态信息。4.2.3使用gsd文件设置执行机构参数说明字节标志值意义posals丢信动作00h禁止丢信动作功能01h总线信号丢失时，执行机构动作到开限位03h总线信号丢失时，执行机构动作到关限位05h总线信号丢失时，执行机构停止不动作07h总线信号丢失时，执行机构动作到lospos指定的位置posmin调节低限00h0ffh指定调节关限阀位所对应的实际阀位，00h对应实际阀位的0，0ffh对应实际阀位的100posmax调节高限00h0ffh指定调节开限阀位所对应的实际阀位，00h对应实际阀位的0，0ffh对应实际阀位的100posd

19、bd调节死区01h63h指定调节死区，死区值可以是从1到99之间的任意值，1表示死区为调节行程的0.1，99表示死区为调节行程的9.9。posmit制动时间00h32h指定刹车制动时间，设定小于03h，则取消刹车制动。03h表示3ms,32h(50)表示50ms。auxmsk辅助控制bit7=1，允许远程辅助esd功能bit6bit4=000b，表示禁止远程辅助开、关、点动/保持功能；=111b允许远程辅助开、关、点动/保持功能bit3=1，远程辅助esd高电平有效；=0，远程辅助esd低电平有效；bit2bit0=000b，表示远程辅助开、关、点动/保持功能低电平有效；=111b高电平有效l

20、ospos丢信位置00h0ffh当posals=07h时，指定总线丢信时，执行机构动作到该字节指定的位置。00h表示实际阀位的0，0ffh表示实际阀位的100%dpslto丢信时间01h0ffh当总线上的信号丢失时间达到dpslto指定的值时，执行机构判断为丢信，并执行设定的丢信动作。01h表示丢信判断时间为1s，0ffh表示丢信判断时间为255s。注：以上参数一般用户可以直接使用本产品相应gsd文件里的默认值，而不需要一一设置。gsd文件的默认设置为：丢信时，执行机构保位不动；调节行程等于实际的行程；死区为1；远程辅助控制不允许；丢信判断时间为10s，制动时间为0。5执行机构的菜单设定图4：

21、profibus-dp 卡设置菜单与profibus dp总线控制相关的设置在如图4所示的菜单中进行。用户可通过按红外设定器任意键进入菜单，使用 进入“二级设定”，使用反显“控制类别”，然后用 或切换到“p总线”，最后按 进入。具体设置说明如下：5.1“本机地址”设置“本机地址”设定范围为0126，使用或键修改地址，按键保存设置。这个“本机地址”是指i卡（主卡）的总线地址。注意：只有在执行机构重新上电后，本次设置才会生效。总线上的每个设备都是通过总线地址来进行识别处理的，这个地址在单个总线网络上必须是唯一的。5.2“丢信时间”设置如果执行机构在设定的“丢信时间”内没有检测到总线上有任何有效的数

22、据传输，则认为总线通讯丢信，此时执行机构将按照“丢信动作”设置内容执行用户的要求。用户使用健选中（反显）“丢信时间”，用 或 键修改设置，设定范围为255秒，按 键保存设置。5.3“丢信动作”设置当执行机构检测到总线已经丢信时，执行机构将按照“丢信动作”设置执行。“丢信动作”可以设置为禁用、全开、全关、保位或位置。用户使用键选中（反显）“丢信动作”，用 或键修改设置，按 键保存设置。以下是各设置的具体说明：设置为“禁用”：执行机构将不进行丢信检测、判定；设置为“全开”：当总线丢信时，执行机构自动运行到全开位置；设置为“全关”：当总线丢信时，执行机构自动运行到全关位置；设置为“保位”：当总线丢信

23、时，执行机构自动保持当前位置不动；设置为“位置”：当总线丢信时，执行机构自动运行到由“丢信位置”设置指定的位置。“丢信位置”须通过总线设置，详见4.2.3。5.4“总线esd”设置当执行机构收到来自总线的“esd”动作命令时，执行机构运行到“总线esd”设置指定的位置（全开、全关、保位）。用户使用键选中（反显）“总线esd”，用 或键修改设置，按 键保存设置。5.5“调节低限”和“调节高限”设置图5：调节行程与实际行程的关系 如图5所示，“调节低限”是指“调节行程”的0%处，“调节高限”是指“调节行程”的100%处。用户可以通过设定“调节低限”和“调节高限”来确定“调节行程”，“调节低限”和“

24、调节高限”分别可以是实际阀位内的任意位置。需要强调的是：总线位置调节命令以及远程420ma电流调节控制都是对“调节行程”而言的，而且设置“调节低限”大于“调节高限”如图5（b）所示可以实现反向调节控制和阀位反馈。对于不使用此功能的用户，须要求“调节低限”和实际关限位重合，“调节高限”和实际开限位重合，即设置“调节低限”为0%，“调节高限”为100%。只有这样才能保证用户使用位置调节命令时，得到与实际阀位相符的控制目的及“调节阀位”反馈值。注：“调节阀位”是指在“调节行程”内，相对于“调节低限”的阀位百分比值。5.6“辅助输入”设置 profibus dp系列执行机构向用户开放了4个辅助输入端口

25、，用于向主站反馈其它设备的数字开关量逻辑状态，也可作为远程辅助控制信号输入端。如图3.1所示菜单，每一个辅助输入端口均可以被单独设置为辅助输入端口或相应的辅助控制信号输入端。当作为辅助输入时，用户可以设置为“高电平反馈1”，即输入接入24vdc或220vac信号（具体接法请参考相应型号的产品安装使用说明书）时，向主站反馈逻辑“1”，无信号接入时反馈逻辑“0”；对应的也可以设置为“低电平反馈1”，即没有信号输入时向主站反馈逻辑“1”，有信号时反馈逻辑“0”。所有辅助输入编程为辅助输入时亦是如此。当辅助输入被编程为辅助控制信号输入端时，用户可以设置为“高电平有效”，即输入端接入24vdc或220v

26、ac信号时，表示相应的辅助控制命令有效，并向主站反馈逻辑“1”，无信号接入时则表示该命令无效，且向主站反馈逻辑“0”；对应地也可以设置为“低电平有效”，即输入端没有信号时，相应的辅助控制命令有效，并向主站反馈逻辑“1”，而有信号时则表示该命令无效，且向主站反馈逻辑“0”。所有辅助输入编程为相应的辅助控制输入时亦是如此。5.7“冗余设置” 用户使用键选中（反显）“冗余设置”，然后用 或键修改设置。可以选择“允许”和“禁用”。按 键确认。当选择了“允许”，会进入“冗余地址”的子菜单，这里可以设定卡（冗余卡）的总线地址，设定范围是1126。同样也是在执行机构重新上电后才能生效。注：冗余功能须在订购时

27、说明。5.8“总线控制”设置用户使用键选中（反显）“总线控制”，然后用 或键修改设置，可以选择“点动”和“保持”，按 键确认。“总线控制”设为“点动”时，若主站发送00h(输出数据第一个字节)，执行机构执行停止命令。而当“总线控制”设为“点动”时，若主站发送00h(输出数据第一个字节)执行机构将保持原来的工作状态（正在打开、正在关闭或停止）。6 冗余鉴于部分场合对安全性的要求很高，我公司特推出配备双通道（冗余型）profibus-dp总线通讯卡的执行机构供用户选择。在此种情形下，每个通道的asic、隔离驱动及直流到直流（dc/dc）的变换器都分别配备。当执行机构上电之后，先令通道1为工作通道，

28、初始化并配置通道1，如图6所示，如果在“连接时间”内还没有进入用户数据循环（周期）通讯（“data exchange”）就切换到另一个通道。同理，如果在“连接时间”内还没有进入用户数据循环通讯将再次进行通道切换。如此交替，直到其中一个通道进入用户数据循环通讯，执行机构就认为这个通道为当前的工作通道，同时另一个通道处于数据接收和对工作通道的监视状态，直到工作通道在“丢信时间”内还没有与主站进行任何数据交换（即发生当前通道的“总线丢信”时），再进行通道切换。需要注意的是，用户不能同时通过两个通道对执行机构进行读写，也就是说，必须先停止与当前工作通道的正常通讯，并且超出设定的“丢信时间”后，才会切换

29、到另一个通道进行通讯。除此之外，用户也可以通过向执行机构发送命令直接进行通道切换，为了避免冲突，加入了一个切换延迟时间（大约60ms）。如果进行了通道切换，主站必须重新进行“设定参数（set prm）”和“设定配置（set cfg）”，才能保证主站与执行机构建立正确的数据交换。当不再能通过工作通道进行数据交换时，就必须切换到另一个通道。当发生了下面的情形时，就是这种情况： 进行“数据交换”中的“设定参数”或“设定配置”；（如果工作通道在延迟时间之内从用户数据交换模式中的“set prmset cfg”返回到用户数据通讯中，则不进行工作通道的切换）； 主站发生故障； dp连接发生中断（电缆断线）

30、； asic 损坏。注意： 为了确保监测到主站的故障或总线电缆断线故障，就必须设置总线的“丢信时间”（参考使用说明书）。制造商的特定数据是通过sap nil 进行交换的。下面简单的框图表示出了设备起动后的数据交换过程。离线诊断（总线）参数化（总线）配置（总线）数据交换诊断（sap60）：非循环参数化（sap61）：非循环配置（sap59，62）：非循环用户数据（sap nil）：循环图6：profibus dp 卡的数据交换过程 注：如果没有通道被选择为工作通道，则执行机构按丢信处理，如果此时执行机构的工作方式是“远程”，则按照“丢信动作”设置描述执行。附1：ra/rq/rqm系列带总线执行机

31、构内部接线图（注：总线通道ii为冗余总线通道）附2：ra/rq/rqm系列带总线执行机构葵花接线盒端子说明表接线端子序号接线端子名称接 线 端 子 含 义接线端子序号接线端子名称接 线 端 子 含 义接外壳接大地28不接1动力电源380v（或220v）输入端29大地(earth)2动力电源380v（或220v）输入端3动力电源380v（或220v）输入端30总线通道ii公共端总线通道ii公共参考端4直流电源0v24v非稳压直流电源输出端5直流电源24v24v非稳压直流电源“+”输出端31禁动低电压公共端开阀/关阀禁动信号输入低电压公共端6s1继电器1端s1继电器输出触点1端32禁动高电压公共端

32、开阀/关阀禁动信号输入高电压公共端7s1继电器2端s1继电器输出触点2端8s2继电器1端s2继电器输出触点1端33远程关闭远程关闭信号输入端9s2继电器2端s2继电器输出触点2端34保持/停止保持/停止信号输入端10s3继电器1端s3继电器输出触点1端35远程打开远程打开信号输入端11s3继电器2端s3继电器输出触点2端36远程低电压公共端紧急动作，远程打开/关闭，停止/保持信号输入低电压公共端12s4继电器1端s4继电器输出触点1端13s4继电器2端s4继电器输出触点2端14总线通道ii（冗余）b端接总线通道ii通讯线b端（非冗余总线，不接）37开阀禁动开阀禁动信号输入端38关阀禁动关阀禁动

33、信号输入端15总线通道ii（冗余）a端接总线通道ii通讯线a端（非冗余总线，不接）39手动/自动选择端手动/自动信号输入端40远程高电压公共端紧急动作，远程打开/关闭，停止/保持信号输入高电压公共端16总线通道i的b端接总线通道i通讯线b端17总线通道i的a端接总线通道i通讯线a端41手动/自动低电压公共端手动/自动信号输入低电压公共端18总线通道i公共端总线通道i公共参考端42监视继电器公共端监视继电器的输出触点公共端19远程继电器1端远程继电器输出触点1端43监视继电器常闭端监视继电器的输出触点常闭端20远程继电器2端远程继电器输出触点2端44监视继电器常开端监视继电器的输出触点常开端45手动/自动高电压公共端手动/自动信号输入高电压公共端21总线通道终端电阻的b端总线通道终端电阻的b端46总线通道终端电阻的b端总线通道终端电阻的b端22阀位反馈电流(+)阀位反馈电流输出端23阀位反馈电流(-)阀位反馈电流返回端47总线通道终端电阻的a端总线通道终端电阻的a端24总线通道终端电阻的a端总线通道终端电阻的a端25紧急动作紧急动作信号输入端26阀位电流入（+）阀位控制电流输入（+）端27阀位电流入（-）阀位控制电流输入