1引言
隨著計算機、控制、通信和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的進(jìn)步,現(xiàn)場總線在20世紀(jì)80年代中期逐漸發(fā)展起來?,F(xiàn)場總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場測量與控制設(shè)備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通信的系統(tǒng),也被稱為開放式、數(shù)字化、多節(jié)點通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。PROFIBUS是過程現(xiàn)場總線(ProcessFieldBus)的縮寫。德國科學(xué)技術(shù)部總結(jié)了20世紀(jì)80年代德國工業(yè)界自動控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)驗,為了適應(yīng)分散控制系統(tǒng)的發(fā)展要求。對各公司自己定義的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議加以規(guī)范化、公開化,使得不同廠家生產(chǎn)的自動控制設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)通信級互相兼容、遵守同一協(xié)議,以利于提高工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化水平,于1987年列為德國國家項目,由13家大公司(如SIEMENS、ABB、AEG等)及5家研究所經(jīng)過2a多的時間完成。1991年,PROFIBUS成為德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245,1996年6月成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN10170,1999年加入IEC61158協(xié)議。PROFIBUS已成為應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟的國際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線之一,廣泛應(yīng)用于加工制造、過程和樓宇自動化等領(lǐng)域。
2PROFIBUS現(xiàn)場總線
2.1PROFIBUS系列
PROFIBUS根據(jù)應(yīng)用特點分為PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA3個兼容版本。
a.PROFIBUS-DP以DIN19245的第一部分為基礎(chǔ),經(jīng)過優(yōu)化的高速、廉價通信網(wǎng)絡(luò),適用于自動控制系統(tǒng)和設(shè)備級分散I/O之間通信。在設(shè)備級,中央控制器(如PLC、PC)通過高速串行線同分散的現(xiàn)場設(shè)備(如I/O、傳感器、閥門、執(zhí)行器等)進(jìn)行通信。DP一般構(gòu)成單主站系統(tǒng),主從站之間采用循環(huán)數(shù)據(jù)傳送方式工作,最高通信速率可達(dá)12Mbit/s。
b.PROFIBUS-FMS完成車間級通用性通信任務(wù),提供大量的通信服務(wù),實現(xiàn)周期性和非周期性通信。目前,PROFIBUS-FMS的作用正在為高速工業(yè)以太網(wǎng)HSE(HighSpeedEthernet)代替。
c.PROFIBUS-PA專為過程自動化設(shè)計,用于本質(zhì)安全和現(xiàn)場供電的場合。
2.2PROFIBUS的協(xié)議結(jié)構(gòu)和傳輸技術(shù)
PROFIBUS協(xié)議根據(jù)ISO74898國際標(biāo)準(zhǔn),以開放系統(tǒng)互連ISO/OSI為參考模型。協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖1所示。協(xié)議定義了第1層(物理層)、第2層(數(shù)據(jù)鏈路層)和第7層(應(yīng)用層)。沒有使用第3層至第6層,這樣可以減少通信開支,增加效率。
2.2.1PROFIBUS的物理層
現(xiàn)場總線的物理層規(guī)定了總線介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹鬏斁嚯x、傳輸速率、站點數(shù)以及總線接口。它提供有關(guān)同步和比特流在物理媒體上的傳輸手段。PROFIBUS提供3種傳輸技術(shù)。
a.DP和FMS的RS485傳輸基本特點見表1。
b.PA的IEC1158-2傳輸基本特點見表2。
c.在電磁干擾很大的環(huán)境下,可以使用光纖導(dǎo)體提高傳輸距離和傳輸速度。許多廠商提供專用的總線插頭可將RS485信號和光纖信號互相轉(zhuǎn)換。
2.2.2PROFIBUS的數(shù)據(jù)鏈路層
數(shù)據(jù)鏈路層主要實現(xiàn)介質(zhì)存取控制MAC和數(shù)據(jù)通信服務(wù)功能。MAC保證令牌的按序傳遞,在任意時刻總線上只有一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù),避免信息的碰撞延時。數(shù)據(jù)通信服務(wù)提供點對點,點對多點和廣播通信功能,所有電文海明距離等于4,保證數(shù)據(jù)的完整性。
2.2.3PROFIBUS的應(yīng)用層
在DP和PA中沒有應(yīng)用層,只有復(fù)雜場合使用的FMS中有應(yīng)用層。應(yīng)用層由低層接口LLI和現(xiàn)場總線信息規(guī)范FMS2部分組成,F(xiàn)MS描述通信對象,提供應(yīng)用服務(wù);LLI主要實現(xiàn)將FMS的服務(wù)映射到數(shù)據(jù)鏈路層,通信連接的建立、監(jiān)視和釋放以及數(shù)據(jù)流控制。
3PROFIBUS在控制領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢
3.1總線存取協(xié)議--實時性
PROFIBUS主站之間采用令牌傳遞方式,主站和從站之間采用主從方式。令牌傳遞程序保證每個主站在確定的時間片內(nèi)得到總線訪問權(quán)限,主站得到令牌以后,根據(jù)主從關(guān)系表向從站發(fā)送和索取數(shù)據(jù)信息。這種介質(zhì)存取方式確??刂葡到y(tǒng)需要的實時性。例如,主頻200MHz的CPU,300個I/O點的掃描周期小于50ms。
3.2系統(tǒng)配置靈活
可根據(jù)應(yīng)用對象的控制要求,靈活選擇純主-從系統(tǒng)、純主-主系統(tǒng)或多主多從的混合系統(tǒng)。3種系列的PROFIBUS容易集成在一起,DP和FMS使用了同樣的傳輸技術(shù)和總線存取協(xié)議,因而這2套系統(tǒng)可在一根雙絞線上同時操作;PA和DP之間使用分段耦合器能方便地集成在一起。
3.3PROFIBUS-PA本質(zhì)安全特性
PROFIBUS-PA支持總線供電。在一條雙絞線上即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和向現(xiàn)場設(shè)備供電??偩€的操作電源來自單一供電裝
請教現(xiàn)場總線PROFIBUS DP/FMS隔離中繼器的作用
PROFIBUS DP/FMS 現(xiàn)場總線信號隔離和遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通訊而設(shè)計的工業(yè)級光纖通訊中繼器,具有總線段光電隔離,信號再生,延長傳輸距離,增加節(jié)點數(shù)等功能。
基于現(xiàn)場總線的智能照明控制系統(tǒng)如何分析
智能照明控制系統(tǒng)是利用先進(jìn)電磁調(diào)壓及電子感應(yīng)技術(shù),對供電進(jìn)行實時監(jiān)控與跟蹤,自動平滑地調(diào)節(jié)電路的電壓和電流幅度,改善照明電路中不平衡負(fù)荷所帶來的額外功耗,提高功率因素,降低燈具和線路的工作溫度,達(dá)到優(yōu)...
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根據(jù)水泥生產(chǎn)線的設(shè)備數(shù)量多和種類多、地理位置分散、數(shù)據(jù)傳送距離遠(yuǎn)的特點,選用現(xiàn)場總線PROFIBUS來解決水泥廠的設(shè)備層與控制層之間通信問題。本文詳細(xì)介紹了現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)PROFIBUS的傳輸協(xié)議,重點論述了現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計以及在西門子集成軟件平臺SIMATIC PCS7上的硬件組態(tài)和具體通信實現(xiàn)方法。此方案實現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備與控制層之間的實時通信,提高了水泥生產(chǎn)的控制水平。
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評分: 4.7
對Profibus-DP現(xiàn)場總線技術(shù)在水電廠閘門控制系統(tǒng)中的應(yīng)用作了較為詳細(xì)的介紹。系統(tǒng)采用帶有現(xiàn)場總線接口的旋轉(zhuǎn)編碼器來測量閘門的位置 ,并作為Profibus-DP系統(tǒng)的從站 ;以PLCS7- 30 0配置通信處理器CP - 342 - 5為系統(tǒng)的主站。具體敘述了主、從站之間通信的實現(xiàn) ,并給出了通信程序示例。
《現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)及其應(yīng)用》為火電機組控制工程應(yīng)用技術(shù)叢書之一,主要論述了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)基本概念、工作原理及其工程應(yīng)用。全書共分9章,討論了現(xiàn)場總線概論、現(xiàn)場總線通信系統(tǒng)、現(xiàn)場總線沒備、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)功能塊、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的工程設(shè)計、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的工程實施、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的可靠性與安全性、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的調(diào)試以及現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的應(yīng)用實例。其中前四章為基礎(chǔ)部分,后五章為應(yīng)用部分?!冬F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)及其應(yīng)用》適用于從事現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)工作的技術(shù)人員、設(shè)計人員、管理人員,以及自動化、測控技術(shù)與儀器等專業(yè)的本科生或研究生。由于該書提供了大量的圖表、數(shù)據(jù)和設(shè)計規(guī)范,也可作為工具書使用。
《PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線工程應(yīng)用實例解析》是"自動化技術(shù)實例解析叢書"之一?!禤ROFIBUS-DP現(xiàn)場總線工程應(yīng)用實例解析》可供各大專院校作為教材使用,也可供從事相關(guān)工作的人員作為參考用書使用。
前言
1.1現(xiàn)場總線概述
1.1.1現(xiàn)場總線技術(shù)的由來及定義
1.1.2現(xiàn)場總線的技術(shù)特點
1.1.3現(xiàn)場總線的優(yōu)點
1.1.4典型現(xiàn)場總線簡介
1.1.5總線應(yīng)用選擇的建議
1.2PROFIBUS現(xiàn)場總線
1.2.1PROFIBUS概貌
1.2.2PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)
1.2.3PROFIBUS傳輸技術(shù)
1.2.4PROFIBUS-DP
1.3PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的構(gòu)成與特點
1.3.1PROFIBUS-DP在自動化系統(tǒng)中的位置
1.3.2現(xiàn)場總線的主要產(chǎn)品
1.3.3現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP控制系統(tǒng)配置的幾種形式
1.3.4現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP控制系統(tǒng)組成
2.1西門子分布式I/O應(yīng)用
2.1.1西門子公司的ET200M、ET200S簡介
2.1.2網(wǎng)絡(luò)配置圖
2.1.3軟件和硬件要求
2.1.4組態(tài)主站
2.1.5組態(tài)DP從站ET200S
2.1.6ET200M從站的組態(tài)
2.1.7遠(yuǎn)程I/O點測試和編程
2.2圖爾克BL20、BL67的應(yīng)用
2.2.1圖爾克公司的BL20、BL67系列產(chǎn)品概述
2.2.2網(wǎng)絡(luò)配置圖
2.2.3軟件和硬件要求
2.2.4組態(tài)主站
2.2.5BL20從站的硬件配置組態(tài)
2.2.6BL67從站的硬件配置組態(tài)
2.2.7工程輔助設(shè)計軟件I/O-ASSISTANT
2.2.8I/O程序編寫
2.3圖爾克PDP、PLDP的應(yīng)用
2.3.1圖爾克PROFIBUS.DP現(xiàn)場總線PDP系列、FLDP系列現(xiàn)場模塊概述
2.3.2網(wǎng)絡(luò)配置圖
2.3.3硬件及軟件需求
2.3.4組態(tài)主站
2.3.5PDP從站的硬件配置組態(tài)
2.3.6FLDP從站的硬件配置組態(tài)
2.3.7診斷程序編寫
3.1西門子S7.200PROFIBUS.DP從站模塊EM277應(yīng)用示例
3.1.1S7.200PROFIBUS-DP從站模塊EM277簡介
3.1.2網(wǎng)絡(luò)配置圖
3.1.3軟件和硬件要求
3.1.4組態(tài)主站系統(tǒng)
3.1.5組態(tài)EM277從站
3.1.6PLC程序技巧
3.2和利時LEC-G3系列PLC在PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
3.2.1LM3401簡介
3.2.2網(wǎng)絡(luò)配置
3.2.3應(yīng)用的軟硬件環(huán)境
3.2.4組態(tài)主站系統(tǒng)
3.2.5組態(tài)LM3401從站系統(tǒng)
3.2.6從站LM3401模塊的連接和設(shè)置
3.2.7程序設(shè)計
3.2.8通信數(shù)據(jù)的測試
3.3帶DP接口的PLC直接作為DP從站應(yīng)用
3.3.1帶DP接口的PLC直接作為DP從站的應(yīng)用環(huán)境
3.3.2網(wǎng)絡(luò)配置
3.3.3應(yīng)用的軟硬件環(huán)境
3.3.4組態(tài)從站系統(tǒng)
3.3.5組態(tài)主站系統(tǒng)
3.3.6程序設(shè)計技巧
4.1MM440變頻器通過PROFIBUS-DP與PLC通信的實現(xiàn)
4.1.1MM440變頻器概述
4.1.2網(wǎng)絡(luò)配置圖
4.1.3軟硬件環(huán)境
4.1.4組態(tài)主站系統(tǒng)
4.1.5組態(tài)從站
4.1.6MM440硬件及參數(shù)設(shè)置
4.1.7控制程序的編寫
4.2西門子6SE70變頻器通過PROFIBUS.DP與PLC通信的實現(xiàn)
4.2.1SimovertMasterDrive6SE70工程變頻器概述
4.2.2網(wǎng)絡(luò)配置圖
4.2.3軟件和硬件要求
4.2.4組態(tài)主站系統(tǒng)
4.2.5組態(tài)從站
4.2.66SE70變頻器參數(shù)設(shè)置
4.2.7控制程序的編寫
4.2.8PROFIBUS總線的通信板--CBP2指示說明
4.3西門子6RA70直流調(diào)速器通過PROFIBUS.DP與PLC通信的實現(xiàn)
4.3.1西門子6RA70直流調(diào)速器概述
4.3.2網(wǎng)絡(luò)配置圖
4.3.3軟件和硬件要求
4.3.4組態(tài)主站系統(tǒng)
4.3.5組態(tài)從站
4.3.6控制程序的編寫
4.4DriveES在PROFIBJSDP中的應(yīng)用
4.4.1DriveES簡介
4.4.2網(wǎng)絡(luò)配置圖
4.4.3軟件和硬件要求
4.4.4組態(tài)主站S7.3152DP
4.4.56SE70系列變頻器為從站的硬件組態(tài)
4.4.6與從站建立通信
4.5SEWMDV60A變頻器通過PROFIBUS-DP與PLC通訊的實現(xiàn)
4.5.1SEWMDV60A變頻器概述
4.5.2網(wǎng)絡(luò)配置圖
4.5.3軟件和硬件要求
4.5.4組態(tài)主站系統(tǒng)
4.5.5組態(tài)從站
4.5.6程序的編寫
5.1BALLUFFBTL5系列在PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用.
5.1.1BALLLUFFBTL5簡介
5.1.2產(chǎn)品選型
5.1.3配線
5.1.4總線地址設(shè)置
5.1.5主站組態(tài)和從站參數(shù)設(shè)置
5.1.6從站組態(tài)和參數(shù)設(shè)置
5.1.7采集程序的編寫
5.2MTSR系列帶DP接口傳感器應(yīng)用
5.2.1MTSR系列傳感器簡介
5.2.2磁致伸縮原理
5.2.3R系列帶DP接口的傳感器接線方式
5.2.4MTSR系列帶DP接口的傳感器地址更改
5.2.5組態(tài)MTSR系列帶DP接口的傳感器
5.2.6應(yīng)用編程舉例
5.3TRCE65M系列編碼器在PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
5.3.1絕對值編碼器介紹
5.3.2硬件組態(tài)
5.3.3編碼器的各種配置說明
5.3.4參數(shù)設(shè)置
5.3.5類型l系列編碼器應(yīng)用編程舉例
5.3.6類型2系列編碼器應(yīng)用編程舉例
6.1MP370在PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
6.1.1MP370簡介
6.1.2網(wǎng)絡(luò)配置
6.1.3應(yīng)用的軟硬件環(huán)境
6.1.4組態(tài)主站系統(tǒng)
6.1.5MP370從站建立
6.1.6將MP370從站組態(tài)到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中
6.2FB125功能塊參數(shù)分析
6.2.1輸入量含義
6.2.2輸出量含義
6.2.3DBl25數(shù)據(jù)塊的功能
6.3診斷系統(tǒng)設(shè)計方法
6.3.1在MP370中制作報警系統(tǒng)
6.3.2總線診斷報警程序的編寫
6.3.3采用MP370中報警信息來診斷總線故障的特點
6.4診斷系統(tǒng)設(shè)計方法
6.4.1從站狀態(tài)顯示界面
6.4.2在MP370中制作從站狀態(tài)全景圖的技巧
6.4.3在MP370中制作從站狀態(tài)詳細(xì)信息的技巧
6.4.4總線診斷報警程序的編寫
參考文獻(xiàn)