现场总线技术教案

1、精选优质文档-倾情为你奉上现场总线技术及其应用讲稿(十二)教学目的：深入掌握PROFIBUS DP技术不同版本协议通信原理，扩展了解PROFIBUS PA技术的应用。教学内容：1、学习PROFIBUS DP-V0 ，DP-V1，DP-V2三种不同协议版本的数据通信原理；2、学习PROFIBUS PA的应用及其与DP进行组网的相关知识。1、PROFIBUS-DP的3个版本，1.1 DP-V0 PROFIBUS最基本的周期性数据通信 规定周期性数据交换所需要的基本通信功能 规定站点诊断、模块诊断和特定通道诊断的功能 周期性数据交换MS0 1类主站与从站I/0端口间的周期性通信，周期性地重复通信 周

2、期性通信的间隔时间相对短， 10ms内可完成主站与多个从站的一次轮询，可满足大部分有苛刻时间要求的被控对象的需要 除了前述的周期性通信过程之外，DP-V0还规定了从站参数赋值、组态、诊断等内容 从站的参数赋值，将通信时所需的参数赋给从站 指定从站工作状态 得知“所属”主站的地址 从站参数的含义 从站所处工作状态 是否使用Watchdog看门狗功能 是否激活Freeze_Mode 是否激活Sync_Mode Lock_lnformation 计算Watchdog值的系数 从站的最快反应时间min TSDR ID标识号Ident_Number，以备全局控制之用 所属主站的地址 该从站可否由别的主站

3、调用 确定由用户指定的参数，如规定当主站处于Clear状态时的行为 组态 (Configuration) 通知从站在周期性数据交换中有多少个字节的数据 规定要交换的输入/出数据的结构，如主站输出、从站输入的数据长度、从站的模块结构等参数信息 所属I/O地址, Module, Slot,Channel。其目的在于使1类主站能有效地与从站通讯 诊断 探测和记录通信过程、硬件外设等的出错信息，并以诊断信息的形式传输给主站 主站自动发出诊断请求(Diagnose_request)，从站会立即以高优先级方式予以响应，给出6 个字节的“诊断”信息，报告自身状况 1.2 DP-V1：增加了用于参数赋值、操作

4、、智能现场设备的可视化和报警处理等非周期的数据通信 DP-V1有三种附加的报警类型：状态报警，刷新报警和制造商专用的报警。周期性通信中主站与一个从站的请求响应过程1.3 DP-V2：满足驱动技术需求而增加的功能，如ü 等时同步从站模式（isochronous slave mode）ü 实现运动控制中时钟同步的数据传输ü 从站对从站通信ü 驱动器设定值的标准化配置等。a) 等时同步模式Isochrone Mode 等时同步模式定义了定长周期通信的方法 等时同步模式系统中的各节点能同步处理数据通信、控制动作等 总线节拍时序可全局同步 主站与从站的时钟同步 通

5、过全局控制GC(Global Control)广播报文使所有节点与主站同步，实现 同步协调各个节点的等时同步 用户应用程序与I/O设备的处理同步 确保各个环节依序动作 上一环节产生的数据在下一传输环节中被及时处理 整个系统的控制响应时间最短能达到3ms-5msb) 冗余（Redundancy） PROFIBUS有3种不同层次的冗余： 主站冗余 总线(电缆)冗余 从站冗余 2、PROFIBUS-PA PA面向过程控制，用于仪表型现场设备之间的数据通信 PA与DP同属PROFIBUS的子集，但采用不同的总线规范，属于两种不同通信协议 PA的物理层、应用层、用户层遵循IEC61158规范，满足总线供

6、电与本安要求，即两根总线在传输数据的同时可对设备本安供电 传输速率31.25Kbps 双向L曼彻斯特编码 每个字节8位传输 每段距离1900米，用中继器可延长到约10公里2.1帧结构的区别 PA帧在DP帧前加前导码与帧前定界码各1个字节 PA的帧尾有CRC校验字节与帧结束码2.2 PA与DP的网段连接 通过DP/PA网关连接这两种不同规范的总线 将RS-485中的NRZ信号转换为PA网段中的曼彻斯特编码信号 DP/PA网络连接的两种实现方案 采用耦合器Coupler的透明连接方案 采用链接器Linker的非透明连接方案 采用耦合器Coupler 双向转换通信信号，段耦合器是透明的 DP主站对待

7、连在耦合器后面的PA网段上设备，与DP网段上的设备相同 DP主站将给PA设备统一分配地址，地址分布在0105之间，统一对设备组态、赋初值等 适用于运算速度要求不高的简单网络 采用链接器Linker “非透明”工作的链接器占用DP网段的一个地址，与其它DP从站一样与主站通讯 主站不能探知链接器后面的PA设备 链接器如同一个多模块结构的从站，每个PA设备犹如该从站上的一个I/O模块2.3 PROFIBUS-PA的耦合器和链接器 采用耦合器，DP网段的传输速率受限至93.75Kbps 采用链接器， DP网段的传输速率不受限 耦合器的功能Ü 段耦合器在不同的传输技术之间提供一个网关（gateway) 采用链接器Linker的非透明连接方案2.4 PROFIBUS 电缆要求 - IEC 61158-2Ü 电缆设计:屏蔽双绞电缆 Ü 导线面积:0.8毫米2(AWG 18)Ü 回路电阻: 44 W / kmÜ 阻抗 （在31.25 KHz时）:100 W