《工业机器人与智能制造》课件35-4.3 Profibus总线

《先进制造技术》单元4

智能制造延时符单元4智能制造4.1智能制造概述4.2现场总线4.3Profibus总线4.4工业以太网PROFINET4.5工业机器人通信基础4.6PLC控制系统4.7任务-工业机器人输入输出（I/O）的接线Profibus总线1.Profibus总线概述过程现场总线Profibus作为一种国际化、开放式、不依赖设备生产商的现场总线标准，是唯一的全集成过程和工厂自动化的现场总线解决方案，已被广泛应用于加工制造、过程和楼宇自动化领域。Profibus现场总线由西门子公司联合十几家德国公司及研究所共同推出，包括DP、FMS以及PA三部分。Profibus总线①DP(DecentralizedPeripherals,分布式外围设备)用于分散外设间的高速数据传输，适用于工厂自动化中，可以由中央控制器控制许多的传感器及执行器，也可以利用标准或选用的诊断机制得知各模块的状态；②FMS（FieldbusMessageSpecification,现场信息规范）适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等一般自动化；③PA（ProcessAutomation,过程控制自动化）则是用于过程自动化的总线类型。Profibus总线Profibus的传输速率为9.6Kbps至12Mbps,最大传输距离在12Mbps时为100m,1Mbps时为400m可用中继器延长至10Km。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆。Profibus总线最多可挂接127个站点。Profibus总线过程现场总线Profibus具体说明了串行现场总线的技术和功能特性，它可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，典型的主从PROFIBUS-DP总线如图所示。典型的主从PROFIBUS-DP总线Profibus总线2.Profibus协议结构Profibus协议结构是根据国际标准，以开放式互连系统作为参考模型的。Profibus-DP使用第一、二层和用户接口。这种结构确保数据传输能够快速和有效地进行，直接数据链路映像（DDLM）为用户接口提供第二层功能映像，用户接口规定用户和系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明各种不同Profibus-DP设备的设备行为。Profibus总线Profibus-FMS定义第一、二、七层，应用层包括现场总线信息规范和底层接口。Profibus-PA的数据传输采用扩展的Profibus-DP协议。另外，PA还描述设备行为的PA行规。Profibus总线3.Profibus的技术特点(1)总线存取协议。三种系列的Profibus均使用单一的总线存取协议，数据链路层采用混合介质存取方式，即主站间按令牌方式、主站和从站间按主从方式工作。(2)灵活的配置。根据不同的应用对象，可灵活选取不同规格的总线系统。(3)本征安全。目前被普遍接受的电气设备防爆技术措施有隔爆、增安、本征安全等。对低功率电气设备(如自动化仪表)，最理想的保护技术是本征安全防爆技术。它是一种以抑制电火花和热效应量为防爆手段的“安全设计”技术。Profibus总线(4)功能强大的FMS。FMS提供上下文环境管理、变量的存取、定义域管理、程序调用管理、事件管理、对虚拟现场器件的支持以及对象字典管理等服务功能。Profibus总线4.Profibus总线在自动化系统中的位置自动化系统的结构一般分为三级网络结构。采用Profibus总线的工厂自动化系统的典型网络结构，如图所示。采用Profibus总线的工厂自动化系统的典型网络结构Profibus总线基于现场总线ProfibusDP/PA的控制系统位于工厂自动化系统的底层，即现场级与车间级。现场总线面向现场级与车间级的数字化通信网络。采用Profibus总线的工厂自动化系统的典型网络结构Profibus总线5.Profibus控制系统组成（1）一类主站一类主站指PLC、PC或可做一类主站的控制器，一类主站完成总线通信控制与管理。一类主站是中央控制器，它在预定的信息周期内与分散的站交换信息。（2）二类主站二类主站指操作员工作站（如PC机加图形监控软件）、编程器、操作面板等，在系统组态操作时使用，完成各站点的数据读写、系统配置、系统监控、故障诊断等。Profibus总线（3）从站DP从站是进行输入/输出信息采集和发送的外围设备，包括I/O设备、驱动器、HMI、阀门等。Profibus总线6.Profibus控制系统配置的几种形式根据现场设备是否具备Profibus接口，Profibus控制系统配置可分为三种形式。Profibus总线①总线接口型：现场设备不具备Profibus接口，采用分散式I/O为总线接口与现场设备连接。②单一总线型：现场设备都具备Profibus接口。③混合型：现场设备部分具备Profibus接口，在较长的一段时期内，这将是相当普遍