profibus课件1.ppt

1、PROFIBUS现场总线,PROFIBUS简介 PROFIBUS的特性 基本特征 总线访问方法 智能从站（I slaves） 传输介质 总线电缆诊断,PROFIBUS简介,在具有少数几个站和具有现场设备的单元网络中，用于过程控制和现场通信的总线系统，以及用于符合IEC 61158/EN 50 170数据通信的总线系统。 其中包括用于过程和现场通信的： PROFIBUS DP，用于与现场设备的快速、循环数据交换； PROFIBUS PA，用于本质安全系统的过程自动化中； 用于数据通信： PROFIBUS FMS，用于可编程控制器和现场设备之间的数据通信；,PROFIBUS特性,标准 PROFIB

2、US满足IEC 61158，GB/T 20540-2006(JB/T 10308.3-2001)，EN 50170 Volume 2 标准（欧洲标准） 拓扑结构 电气网络 线型、树型 光纤网络 线型、树型、环型（其中一条断了，其余仍能通讯，冗余能力高） 无线连接 点对点；点对多点 网络大小 电气网络 使用中继器最大9.6KM（不用中继器1KM，一个网络最多可用9个） 光纤网络 最大90KM 无线连接 最大15M 传输介质 电气网络 带屏蔽层双绞线电缆 光纤网络 光纤电缆（玻璃、PCF和塑料） 无线连接 红外线（15米以内） 传输率 9.6kbit/s至12Mbit/s(可调整) 包括用于PRO

3、FIBUS PA的31.25kbit/s（固定不可变） 节点数目 最大127个（包括主从一起），编号从0至126 访问方法 带有主/从协议的令牌传递 协议 PROFIBUS DP，PG/OP通信，S7通信，S5兼容通信（SEND/RECEIVE），FMS,通过文本信息转换 使不同厂商产品可通讯,PROFIBUS基本特征,PROFIBUS定义了串行现场总线系统的技术和功能特征，利用该总线系统，可以组网连接底层（传感器/执行器层）的分布式数字可编程现场控制器和中间执行层（单元级）设备。PROFIBUS区分主站和从站设备。 主站设备 主站设备决定了总线上的数据流量。一个主站如果具有总线访问授权，就可

4、以发送消息而无需外部请求。在PROFIBUS协议中，也称主站为主动站。 从站设备 从站设备是低成本的I/O设备。典型的从站设备是传感器、执行器和测量变送器。它们不能分配总线访问授权，也就是说，它们只允许响应接收到的信息或在主站请求时给出响应消息。从站也称为被动站。它们只占用总线协议的一小部分。因此，总线协议极其简单。,线型结构,站1,站2,站3,有时我们称线型结构为总线结构，当然不是每个总线都具有线型结构。此时，所有节点都只需要一个接口即可连接到总线上。 对于线型结构来说在任何一段时间内都只有一个节点可以发送信息，而其它站只能侦听。 这就要求制定规则来管理何时何站具有发送授权，这些规则称为总线

5、访问方法。,树型结构,主站,从站1,从站2,智能从站1,从站1,从站2,树型结构可以看作是不同长度以及不同类型的多个线型结构的串联。,环型结构,主站,从站1,从站2,从站3,PROFIBUS总线访问方法,令牌总线方法 1、依照其总线地址的升序排列，连接到PROFIBUS上的所有节点形成了一个逻辑令牌环。 2、令牌，即访问传输介质的权利，使用一种特殊的令牌消息，在主动总线节点之间进行传递。如果一个节点拥有令牌，它就可以发送消息直到所谓的令牌持有时间（根据组态决定）结束为止。如果令牌持有时间结束，该站只允许发送高优先级的消息。如果一个节点没有可以发送的消息，那么它就把令牌传递给逻辑环中的下一个节点

6、。,智能从站,在S7范围中能预处理信号的现场设备（含CPU）称为“智能从站”。 主站可以直接访问智能从站的存储器中的数据，无需访问I/O模块。,从站与智能从站之间的直接数据通信，单主站,DP-Master,DP-Slave ET 200M,DP-Slave ET 200B,DP-Slave ET 200B,I-Slave ET 200X或S7-300,DP-Master system,PROFIBUS,直接数据交换，可以读取，但不可写,使用该组态，来自DP从站的输入数据可以非常快速的传输到PROFIBUS DP子网中的智能DP从站。 一般来说，所有的简单DP从站以及其它智能DP从站可以使用选定

7、的输入数据，并且将该数据用于DP从站之间的直接数据交换。这些数据只能由像CPU 315-2DP这样的智能DP从站所接收。,从站与智能从站之间的直接数据通信，多主站,DP-Master 1,DP-Slave 1.3 ET 200M,DP-Slave 1.1 ET 200B,DP-Slave 1.2 ET 200M,DP-Master system 2,PROFIBUS,物理PROFIBUS-DP子网中的多个DP主站系统。使用该组态，来自简单DP从站的信号可以非常快速的进行跨DP主站系统之间的信息交换，即与其它DP主站系统下PROFIBUS DP子网上的智能DP从站交换数据。 因此，像CPU 31

8、5-2DP这样的智能DP从站可以读取来自于简单DP从站的输入数据，也可以读取来自于不同DP主站系统的输入数据，并把该数据直接传输到它的输入数据区域。 一般说来，所有的简单DP从站可以使用DP从站之间用于直接数据交换（DX）所选定的输入数据。然而，只有像CPU 315-2DP这样的智能DP从站才能使用这些数据。,DP-Master 2,I-Slave 2.3 ET 200X或S7-300,DP-Slave 2.1 ET 200B,DP-Slave 2.2 ET 200M,DP-Master system 1,直接数据交换,两个主站系统之间的直接数据通信,DP-Master 1,DP-Slave

9、1.1 ET 200B,DP-Slave 1.2 ET 200M,DP-Master system 2,PROFIBUS,物理PROFIBUS-DP子网中的多个DP主站系统也称为多主站系统。使用该组态，可以从物理PROFIBUS DP子网中的不同DP主站系统的DP主站中直接读出来自智能DP从站或简单DP从站的输入数据。该机制也称为共享输入，因为可以跨主站系统使用输入数据。,DP-Master 2,I-Slave 2.3 ET 200X或S7-300,DP-Slave 2.1 ET 200B,DP-Slave 2.2 ET 200M,DP-Master system 1,直接数据交换,只可读取,

10、PROFIBUS传输介质,电气网络使用带屏蔽层的双绞线电缆。 在PROFIBUS中，节点通过总线端子或总线连接器连接到总线（每个网段最多32个节点）。 单独的网段通过中继器连接到一起。 传输速率可以逐级从9.6Kbit/s调整到1.5Mbit/s。 双绞线电缆的参数： 绿色芯线（-） 红色芯线（+） 回路阻抗 135165欧姆 波阻抗 110欧姆/公里 芯线直径 0.64mm 芯线横截面积 0.34平方mm 单位长度电容 30pF/m,PROFIBUS传输介质,第一站的接口,+5V VP（6）,RxD/TxD-P(3),RxD/TxD-N（8）,总线端子,DGND(5),390,220,390

11、,+5V VP（6）,RxD/TxD-P(3),RxD/TxD-N（8）,DGND(5),390,220,390,总线端子,数据线B,数据线A,站1.,A,B,站32,A,B,终端电阻消耗信号以防干扰,最后一个站的接口,电气PROFIBUS DP的终端电阻,N,N,N,N,具有PROFIBUS DP接口的CPU（线形结构）,N=PROFIBUS DP节点,需要终端电阻,ON,ON,具有PROFIBUS DP接口的CPU（树形结构）,N,N,N,N,N,需要终端电阻,需要终端电阻,ON,ON,终端电阻：接通网段的第一个和最后一个站的终端电阻。对于老型号的总线连接器来说，就是打开总线连接器的盖子，

12、并把开关设置为“ON”。对于新型号，则将位于连接器外部的红色拨动开关打到“ON”位置。 端接原则：只有当终端电阻所插入的节点的电源为打开的情况下，才能正确端接PROFIBUS。如果不方便这样做，可以通过附带电源的RS485终端电阻（6ES7972-0DA00-0AA0）来进行连接。在这种情况下，终端电阻将通过其它I/O组件的独立电压或通过连接到I/O的上位电路的电压来提供永久电源。 PROFIBUS端接器是有源总线端接。其重要优势是可以关闭、移除或置换总线上的节点，而不会对数据通信产生负面影响。这尤其适合于那些迄今为止其总线电缆两端必须安装端接器并供电的节点。,诊断中继器，在线诊断总线电缆,简

13、介： 在运行期间，总线电缆可能因遭受外部影响而导致损害。尤其是受到重压时，例如，由于拖曳电缆或强烈振动。 在这种情况下，应该对电缆进行频繁检查，将故障减少到最小。 诊断中继器用于运行期间的诊断。作为RS485中断器集成到PROFIBUS DP网络中，并能提供强大的电缆诊断功能。 诊断中继器可以识别下列电缆故障： 回路A或B断开 芯线与屏蔽层短路（信号电缆） 缺少总线终端电阻 在STEP7中，诊断中继器通过COM PROFIBUS或GSD文件组态为标准从站。,用于检测RS485总线电缆的BT200测试设备,测试PROFIBUS电缆： 电缆断开/屏蔽层断开 电缆之间或电缆和屏蔽层之间短路 数据电缆

14、断开/短路时的故障定位 检测引起故障的反射 电缆替换 已安装电缆的长度 检查从站的可访问性： 可访问从站的列表 对单个从站的专间寻址 检查主站和从站的RS 485接口： RS 485驱动 电缆端接器的电源 RTS信号 显示PROFIBUS DP地址 应用：在安装阶段，可以使用BT200测试设备来测试PROFIBUS电缆。在节点连接好之后，仍然可以检查布线。可以快速而简单地检测安装错误。安装系统的人员不需要具有专业的PROFIBUS知识。甚至在系统启动阶段之前，就可以使用BT200来测试PROFIBUS DP从站和主站的RS485接口。 即使PROFIBUS DP上没有主站，也可以列出布线完好的总线上所有可寻址的从站。这样，就可以预先检查单个总线网段的运行能力。这可以减少启动时间。在出现故障的情况下，有助于定位故障，从而可将设备停工期减到最小。,使用BT200来