profibus-DP总线技术初学者学习总结

1、Profibus现场总线技术 初学者学习总结,* 2011年7月27日,目录,工业控制网络的发展 现场总线技术简介 ProfiBus总线技术简介 ProfiBusDP总线组网及通讯方式,工业控制网络的发展过程,1、（PCS，Pneumatic Control System） 第一代过程控制体系结构 基于气动控制仪表 2、（ACS，Analogous Control System） 第二代过程控制体系结构 基于电动单元组合式模拟仪表 3、（CCS，Computer Control System） 第三代过程控制体系结构 基于数字计算机技术 4、（DCS，Distributed Control S

2、ystem） 第四代过程控制体系结构 基于微处理器技术 5、（FCS, Fieldbus Control System） 新一代过程控制体系结构 基于现场总线技术 6、（工业以太网，IEEE 802.3 (Ethernet)） 又一代工业控制系统 基于以太网技术,目录,工业控制网络的发展 现场总线技术简介 ProfiBus总线技术简介 ProfiBusDP总线组网及通讯方式,现场总线技术简介,1、定义： 按照IEC(国际电工委员会)对现场总线(FieldBus)的定义： 现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。 2、技术特点：

3、1）底层设备均挂接在网络上，并且支持总线供电，因此节省了大量线缆、槽架、连接件； 2）系统设备间的连接方式用软件设置，改变设备间的连接方式极为灵活，易于重构。 3）与模拟信号相比提高了测量和控制精度，减小了传递误差。 4）系统集成度高，构造简洁，可靠性高，易于维护。 5）提供更加丰富的生产过程信息，除传输测量控制的状态与数值信息外，还可提供参数调整、故障诊断、阀门开关的动作次数等信息，提高了系统的操作与维护性能。 6）输入、输出、控制功能模块置入现场设备，实现了彻底的分布式控制。,现场总线技术简介,3、国际标准 国际标准IEC61158共有10种类型： 类型1：FOUNDATIONH1；类型2

4、：ControlNet；类型3：PROFIBUS；类型4：P-Net；类型5：FOUNDATIONHSE；类型6：SwiftNet；类型7：WorldFIP；类型8：INTERBUS；类型9：IECTS61158（仅为纯粹的理论标准）；类型10：PROFInet。 4、主流现场总线类型： 1） 基金会现场总线（FoundationFieldbus 简称FF） 2） CAN（ControllerAreaNetwork 控制器局域网） 3） Lonworks 4） DeviceNet 5） HART 6） CC-Link 7） PROFIBUS,7,现场总线技术简介,5、总线拓扑结构,目录,工业控

5、制网络的发展 现场总线技术简介 ProfiBus总线技术简介 ProfiBusDP总线组网及通讯方式,9,ProfiBus总线技术简介,PROFIBUS是过程现场总线的缩写，是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。 PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等其他领域自动化。 1996年成为欧洲工业标准（EN50170V.2） 1999年成为国际标准（IEC

6、61158-3 TYPEIII） 2001年被批准成为中华人民共和国工业自动化领域行业标准中唯一的现场总线标准（JB/T10308.3-2001）,10,ProfiBus总线技术简介,ProfiBUS由三个兼容部分组成，即 PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification ) 是设计用于车间级的通讯，在车间级主要是可编程控制器(如 PLC和PC)间的通信；是一个令牌结构实时多主网络。为车间级通信任务提供了大量的通信服务。FMS可以看作是DP的先驱 PROFIBUSDP（ Decentralized Periphery） 用于主站与从站设备间进行简单、快速

7、循环的过程数据交换，主要 侧重于工厂自动化；是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信 PROFIBUSPA（Process Automation ） 侧重于过程自动化，典 型的使用MBP-IS传输技术，要求总线供电、本质 安全。（MBP-曼彻斯特）,11,ProfiBus总线技术简介,12,ProfiBus传输介质： PROFIBUS标准IEC61158提供了3种传输方式： 1、 RS-485：针对工厂制造环境普遍的要求，适用于DP，FMS； 2 、MBP(曼彻斯特)：针对过程自动化的要求，具有本质防爆特性，适用于PA； 3、光纤(FO)：可以提高抗干扰和传输距离。,Pro

8、fiBus总线技术简介,目录,工业控制网络的发展 现场总线技术简介 ProfiBus总线技术简介 ProfiBusDP总线组网及通讯方式,14,ProfiBusDP,1、简介 2、设备类型 3、物理层传输特点 4、Profibus-DP系统构成 5、Profibus-DP组网方式 6、Profibus-DP各类接口介绍 7、Profibus-DP通讯方式介绍,15,ProfibusDP,1、简介： PROFIBUS-DP用于现场层的高速数据传送。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供智能化现场设备所需的非周期性通信以进行组态

9、、诊断和报警处理。 2、设备类型： (1) 一类DP主站（DPM1）：一类DP主站是指 LC、PC或可做一类主站的控制器。一类主站完成 总线通信控制和管理。 (2) 二类DP主站（DPM2）(可选)：二类DP主站 指操作员工作站(如PC机加图形监控软件)、编程器、 操作员接口等。完成各站点的数据读写、系统配置、 故障诊断等。 (3) DP从站：DP从站是进行输入和输出信息采集 和发送的外围设备（I/O设备、驱动器、HMI、阀门 等）。,16,ProfiBusDP,3、物理层传输特点 1） RS485传输技术,又称H2，高速 2）依据RS485，异步不归零(NRZ)传输 3）波特率从9.6kBi

10、t/s到12MBit/s，可选 4）双绞屏蔽电缆 5）每段32个站，最多允许126个站 6）有中继器距离可延长到10公里 7）9针, D型插头,17,ProfibusDP,4、ProfiBus-DP系统构成 1）单主系统,18,ProfiBusDP,2）多主系统,19,3）PROFIBUS冗余技术 包括主站冗余、总线（电缆的）冗余和从站冗余。,ProfiBusDP,20,ProfiBusDP,5、ProfiBUs组网方式 1）RS485电缆组网,21,ProfibusDP,2）光纤组网,22,ProfibusDP,3）经总线桥组网 总线桥的功能即将不具备Profibus通讯能力的传统仪表和现场

11、设备接入Profibus总线系统中。,23,ProfiBusDP,6、ProfiBus-DP接口介绍 1）9 针D 型连接器的针脚分配,24,ProfiBusDP,2）Profibus总线连接器,25,ProfiBusDP,3）Profibus总线中继器,26,ProfiBusDP,27,ProfiBusDP,4）光纤Profibus终端,28,ProfiBusDP,7、ProfiBus-DP通讯方式介绍 1）主从通讯方式,PROFIBUS DP protocol,被动站点的轮询 (从站设备),主动的站点, 主站设备,PLC,29,ProfiBusDP,PROFIBUS-DP主从原则 每一个

12、PROFIBUS 系统至少有一个主站 一个网络上最大可有123个设备 (主站+ 从站) 可以有多个主站 每个从站支持最大244 字节的输入/输出 及诊断数据,30,请求,响应,请求,响应,DP 主站,轮询表,31,ProfiBusDP,2）多主站时令牌环传递,32,ProfiBusDP,PROFIBUS PA,Ethernet/TCP-IP,MBP-IS / IEC 61158-2,EIA-485 / 光纤,PROFIBUS DP,操作站,工程师站,控制器,Engineer,1 Nr. 18; 20.6 0-10,0,OK. Success 10-0,主站 / 从站 周期性通讯,客户端 / 服务器 非周期性通讯,33,ProfiBusDP,3）DPM1和系统组态