ProfiBus-DP总线设备及应用

1、HollySysProfiBus-邮及应用控制网CNET1前言现场总线（FieldbU觉应用在现场、在智能化测量控制设备之间实现双向串行多接点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。ProfiBuS比较有影响的现场总线技术之一，它符合欧洲标准EN50170ProfiBUS 据应用特点分为ProfiBus-DProfiBus-F MSrofiBus-PA协议。ProfiBus-的过优化的高速通信连接，专为自动控制系统和设备级分散I/O之间通信设计。使用 RofiBus-lDP块可以取代价格昂贵的24阴口 020mAH亍信号线，用于分布式控制系统的高速数据传输。2 Prof

2、iBus-D阶2. 1 ProfiBu基本特性ProfiB1M使分散式数字化控制器从现场底层到车间级网络化，该系统分为主站和从站。主站决定 总线的数据通讯，当主站得到总线控制权，没有外界请求也可以主动发送信息。从站没有总线控制 权，仅对接收到的信息给予确认或当主站发出请求时向它发送信息。ProfiBui供了三种类型的传输技术：DPF口 FMS勺 RS485输；PA勺 IEC11582俞；光纤。RS485 ProfiBui常用的一种，采用屏蔽双绞线，共用一根导线对。RS485总线结构，最大总线负载3外单位负载（UD,传输速度可选用9.6Kbps12Mbps 一旦设备投运，每条链路上的全部设备需设

3、定为同一传输速率。 传输速度取决于电缆长度。3. 2 ProfiBu梯DP本功能中央控制器周期地读取从设备的输入信息并周期地向从设备发送信息。ProfiBus-酬本功能如下： 传输技术? RS-485绞线电缆或光缆?波特率 9.6Kbps12Mbps总线存取Profibus-总线设备及应用 “ U IH.?各主站间令牌传送，主站与从站间数据传送?支持单主和多主系统?主-从设备，总线上最多站点数126通信?点对点（用户数据发送）或广播（控制指令）?循环主-从用户数据传送和非循环主-主数据传送4. ProfiBus-9在MAC种系统中的应用MAC型是和利时公司集多年的开发、工程经验设计的大型综合控

4、制系统。该系统I/O站总线采用了目前世界上先进的现场总线技术（ProRBus-陈线）。I/O站的主控单元（如：FM811为ProfiBus-喇，I/O俞入库俞出模块（如：FMK列模块）为 ProfiBus-DP占。主/从站及他们 之间的连接件构成了完整的ProfiBus-总睦网络。网络的配置（包括主 /从站数量、传输数率、传输距离等）的优化，在保证系统的正确、快速工作的前提下，可大大提高系统稳定性。3.仗持最大站点标准Pro巾Bus-Dm每条链路最多可连接 12阶站（立号从0125,总线系统可以分为4个 段，段与段之间用重复器连接。目前HollyS妗司MAC虺系统DFR的最大配置为：（第一段：

5、终端匹配器+2主站+2价从站+ 重复器）+ （第二段：2阶从站+ 重复器）+ （第三段: 2阶从站+ 重复器）+ （第四段：2升从站+ 终端匹配器）3.豉持的传输速率标准D豉持以下传输速率：（单位：kbps9.6 19.2 31.25 45.45 93.75 187.5 500 1500 （3000 6000） 12000Hollysy司D豉持的传输速率输入施出模块类型不同，传输数率不同，详见各种模块的说明书 （单位：kbps为：9.6 19.2 31.25 45.45 93.75 5003.油输介质MAC®系统网络传输技术采用 RS4随绞线电缆或者光纤。从工程应用的角度（施工难易度

6、、可维护性、经济性等）考虑和根据实际产品应用现场实际情况，MAC虺系统中，传输介质通常采 用屏蔽双绞线（Line A）RS485绞线电缆传输介质可以选择型式A和型式B两种导线，A为屏蔽双绞线，B为普通双绞线。但在EN50 170准中规定为型式 A导线，型式A比型式B有较大的扩展长度，见表 2。表 3-1: 士令业心字线A和导线B说明参 数Line ALine B d。l d or 14 rr a cc止田抓（Q ）AV/ 亩 £占 Hr分又 （q 匚I、135165100130平位尺度日勺电杳（PF/m<30<60凹峰电阻（Q /kn）110哉心且管n mm0.64>

7、;0.53线芯截面积（nn>0341>0223.铁输线最大距离不同的介质，不同的波特率，信号可传输的的距离是不同的，见表3。表3-2传输速率与距离关系表波特率/khnc'9.69.293.75187.5500150012000（rxUpS）传输距离 （星或若A1200120012001200400200100y J A< A） 传输距离 （耳份m120012001200600200不推荐不推荐*注：该传输距离指不加重复器的距离。1 H,3.张距离时节点数的计算先根据通讯距离由表 3查出最快通讯速率，再根据3.5.13.的数据和方法计算该速率下最多能挂多少个站.3.5.

8、1 F朦列模块的数据量FM1 勺数据量表如下：表4 FM像列I/C模块通讯数据量表（每控制周期）FM模块名称数据量FM模块名称数据量FM141341bitFM161187bitFM142341bitF-M161-SOE231bitFM143341bitFM162341bitFM144187bitFM163330bitFM145341bitFM171242bitFM146528bitFM172220bitFM147341bitFM148341bitFM151550bitFM1822068bitFM152462bitFM148E341bit3.5.2 MA级数据交换周期的概念在FMI（列硬件系统中

9、，用于数据交换的周期有两个：一个是主控单元 CPU! D'卡的数据交换周期，称为I/O周期；一个是D柱卡与I/O莫块的数据交换周期，称为DPW期；为了实现系统中两个周期处理的同步性，系统规定：D附期应该不超过I/O周期的2/3在FMK列硬件系统中，I/O周期是设定的，当从站含有SO助能时，I/B期是30m；s当从站不含有SO勘能时，I/B期是50ms而D曲期是随模块数量和种类自动变化的。在FMI（列硬件系统中，D附期的工程计算可以采用如下公式：DPW期（s）W I/O总数据量（bit滤输速率（bit/s）3.5.纵据交换周期的工程应用虽然由表3:传输距离与电缆长度的关系，可以保证信号的

10、正常传输。但从站数目太多时，可 能会使在DPfc卡与I/O莫块的数据交换的数据量太大，使得上述D曲期大于I/OW期。此时，提高传输速率是解决问题的一个有效办法。例：当某IO站不含SOE寸，假定有若干个 FM模块，如果参考上述表 4,得出一个控制周期 中，该工程的D点线中所有从站的数据量是10000bi而总线的传输速率是9600bp眦时一个完整的数据交换周期是 10000/9600：5)2/3 ms会产生失控。若采用提高传输速率的办法，将传 输速率提高到500kbpSU此时一个完整的数据交换周期为10000/500000=20502<3 ms因此通讯传输速率设置合理。3.回复器与终端匹配器

11、的应用用于MAC海统中的RofiBus-DPB于其网络拓扑的结构和工程安全考虑，必须要求加终端 匹配器(FM192-TR目前的重复器或终端匹配器内的终端匹配电阻、偏置电阻均是与型式A的导线相配。重复器内的终端匹配电阻的需要与否可以依据网络拓扑需要，通过重复器上的相应拨码选择。3.施过重复器改变网络拓扑结构MACS'系统最常见的是总线型网络拓扑结构，主站、从站和重复器通过传输介质串联构成。利用重复器，可以根据需要改变网络拓扑结构，详见下节Pro巾Bus-*器在MACS系统中的使用4 ProfiBus-辍器在 MACS1系统中的使用 4. 1 ProfiBus-DP器的功能说明西门子公司的

12、DP重复器是ProfiBus-DP场总线网络结构中的重要模块，它主要用于下列目 的：z 拓展总线的物理长度;Profibus-总线设备及应用 M1I.MU M MI Hz改变总线的拓扑结构；z增加总线的节点数目；z 两段总线间的隔离或关断。MA据系统选用的DF复器的原理框图如图1-所示。L+M辑控制B2B2A2A1'A2'470470PEM5.2GND1GND2图1-1 原理框图4. 2接线端子、指示灯及开关说明DF复器的前面板布置如图 2-1 所示。图2-1D座复器正视图HollySys24Vl源正极24曲源负极导轨滑块各接线端子的定义见表2-1端子标号表2-1 D重复器接线

13、端子定义端子定义1 H,L+24遁:流电源输入正极M24箱流电源输入负极PE保护地，内部已与上下电缆压紧夹相连，模块安装后 自动与导轨相连。M5.2模块测试用端子，不允许接线A1总线第1段进线负极B1总线第1段进线正极AT总线第1段进线负极转出BT总线第1段进线正极转出A2总线第2段进线负极B2总线第2段进线正极A2总线第2段进线负极转出B2总线第2段进线正极转出DF复器各开关设置见表2-3表2-3 DP复器开关设置面板符号开关名称设置DP1总线1终端 拨向CN总线1连接终端电阻，且 A1和A1'电阻开关 断开，B1和B1断开。远离ON总线1不连终端电阻，且 A1和A1' 内连

14、，B1和B1内连。DP2总线发端 拨向CN总线2连接终端电阻，且 A2和A2'电阻开关断开，B不口 B2断开。远离ON总线2不连终端电阻，且 A2和A2' 内连，B身口 B2内连。OFF总线传输专关断开关克向OFF总线1和总线2断开。远离OF嘤据可在总线1和总线2之间传输。D座复器指示灯定义见表2-2表2-2 DP复器指示灯定义灯称号灯定义DC24V亮：24Vt源正常；灭：24Vt源失电DP1亮/闪：总线第1段活动；灭：总线第 1段寂静DP2亮/闪：总线第2段活动；灭：总线第 2段寂静使用标准D曲缆时，电缆头剥线要求参见图2-2将通讯电缆的线头接入 DF复器时，应将电缆头用D的

15、复器的屏蔽层压紧夹将电缆压紧，并保证剥开的 8.5m屏蔽网部分刚85小16/0屏蔽网外绝缘层好被夹子压紧。图2-2 DP复器通讯电缆线头剥线要求示意图4. 3典型应用举例DP®复器的典型使用如图 3-休口图3-斯示。在具体设计时，需要注意的是：1、图中每一个收发器表示主站或从站；2、建议A1 B1 AT、BT上最多接2阶主从站。如需扩展从站数目或长距离传输， 需要通过重复器扩展。&建议A2 B2 A2、B2上最多接2阶主从站。如需扩展从站数目或长距离传输，需要 通过重复器扩展。4、星型接法中，要注意将重复器分支处的终端匹配电阻拨码断开，即去掉重复器的终端匹配 电阻。只用于扩展

16、的重复器应该在接入端去掉终端匹配电阻，在输出侧加上终端匹配电阻。S终端匹配器加在各支路末端。& D座复器的使用可以参见下述 ProfiBus-腮器”。1 H,DFS复器RRRRTTTT图3-1 DP复器用于节点数扩展或总线延长FM192-TRRRTT内置终端器FM192-TRRt FM192-TR图3-2 D重复器用于改变网络拓扑结构4.4 D£复器技术指标型号6ES7 972-0AA01-0XA01模块电源供电电压24V DC (20瓠 28.8V)1电流消耗200mA24V传输速率9.6kbps, 19.2kbps,45.49BtbpSkbps,187.5kbps,500

17、kbps,1.5Mbps,3Mbps,6Mbps,12Mbp做特率自适应，无需跳线选择。外型尺寸宽 高 麻=45mmi 28mm7mm约35度安装DIN 35nW 安装工作温度0C 60存储温度-402 70相对湿度595%对湿度，不凝结1防护等级IP20Profibus-总线设备及应用 1 ,H.M' U5 DK源终端匹配器FM192-TR5. 1功能说明FM192-TRDP终端匹配器模块是为 MAC型系统配套设计的，用于 D曲线终端匹配。 模块为+24欣电，利用电阻消除信号不匹配，以克服干扰，提高通讯质量。5. 2端子说明四针连接器如图2-所示。C C V 力A AA 网计连接器、V 3 ” , r 、:LL-FFMI92-TB图2-端子说明四针连接器信号定义如表2-所示：表2-1序号定义1+24V2GND3DP!讯正端4DP!讯负端5. 3使用说明本模块与MACTM系统现场控制站中 ProfiBus-总联末端的IO莫块相连。5.3. 仃导轨相连安装说明用底座后面的两个卡槽卡住导