1引言

随着计算机、控制、通信和网络等技术的进步,现场总线在20世纪80年代中期逐渐发展起来。现场总线是应用在生产现场测量与控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统,也被称为开放式、数字化、多节点通信的底层控制网络。PROFIBUS是过程现场总线(ProcessFieldBus)的缩写。德国科学技术部总结了20世纪80年代德国工业界自动控制技术的发展经验,为了适应分散控制系统的发展要求。对各公司自己定义的网络协议加以规范化、公开化,使得不同厂家生产的自动控制设备在网络通信级互相兼容、遵守同一协议,以利于提高工业标准化水平,于1987年列为德国国家项目,由13家大公司(如SIEMENS、ABB、AEG等)及5家研究所经过2a多的时间完成。1991年,PROFIBUS成为德国国家标准DIN19245,1996年6月成为欧洲标准EN10170,1999年加入IEC61158协议。PROFIBUS已成为应用广泛、技术成熟的国际标准现场总线之一,广泛应用于加工制造、过程和楼宇自动化等领域。

2PROFIBUS现场总线

2.1PROFIBUS系列

PROFIBUS根据应用特点分为PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA3个兼容版本。

a.PROFIBUS-DP以DIN19245的第一部分为基础,经过优化的高速、廉价通信网络,适用于自动控制系统和设备级分散I/O之间通信。在设备级,中央控制器(如PLC、PC)通过高速串行线同分散的现场设备(如I/O、传感器、阀门、执行器等)进行通信。DP一般构成单主站系统,主从站之间采用循环数据传送方式工作,最高通信速率可达12Mbit/s。

b.PROFIBUS-FMS完成车间级通用性通信任务,提供大量的通信服务,实现周期性和非周期性通信。目前,PROFIBUS-FMS的作用正在为高速工业以太网HSE(HighSpeedEthernet)代替。

c.PROFIBUS-PA专为过程自动化设计,用于本质安全和现场供电的场合。

2.2PROFIBUS的协议结构和传输技术

PROFIBUS协议根据ISO74898国际标准,以开放系统互连ISO/OSI为参考模型。协议结构如图1所示。协议定义了第1层(物理层)、第2层(数据链路层)和第7层(应用层)。没有使用第3层至第6层,这样可以减少通信开支,增加效率。

2.2.1PROFIBUS的物理层

现场总线的物理层规定了总线介质、网络拓扑、传输距离、传输速率、站点数以及总线接口。它提供有关同步和比特流在物理媒体上的传输手段。PROFIBUS提供3种传输技术。

a.DP和FMS的RS485传输基本特点见表1。

b.PA的IEC1158-2传输基本特点见表2。

c.在电磁干扰很大的环境下,可以使用光纤导体提高传输距离和传输速度。许多厂商提供专用的总线插头可将RS485信号和光纤信号互相转换。

2.2.2PROFIBUS的数据链路层

数据链路层主要实现介质存取控制MAC和数据通信服务功能。MAC保证令牌的按序传递,在任意时刻总线上只有一个节点发送数据,避免信息的碰撞延时。数据通信服务提供点对点,点对多点和广播通信功能,所有电文海明距离等于4,保证数据的完整性。

2.2.3PROFIBUS的应用层

在DP和PA中没有应用层,只有复杂场合使用的FMS中有应用层。应用层由低层接口LLI和现场总线信息规范FMS2部分组成,FMS描述通信对象,提供应用服务;LLI主要实现将FMS的服务映射到数据链路层,通信连接的建立、监视和释放以及数据流控制。

3PROFIBUS在控制领域的技术优势

3.1总线存取协议--实时性

PROFIBUS主站之间采用令牌传递方式,主站和从站之间采用主从方式。令牌传递程序保证每个主站在确定的时间片内得到总线访问权限,主站得到令牌以后,根据主从关系表向从站发送和索取数据信息。这种介质存取方式确保控制系统需要的实时性。例如,主频200MHz的CPU,300个I/O点的扫描周期小于50ms。

3.2系统配置灵活

可根据应用对象的控制要求,灵活选择纯主-从系统、纯主-主系统或多主多从的混合系统。3种系列的PROFIBUS容易集成在一起,DP和FMS使用了同样的传输技术和总线存取协议,因而这2套系统可在一根双绞线上同时操作;PA和DP之间使用分段耦合器能方便地集成在一起。

3.3PROFIBUS-PA本质安全特性

PROFIBUS-PA支持总线供电。在一条双绞线上即可实现数据通信和向现场设备供电。总线的操作电源来自单一供电装

PROFIBUS现场总线及其在开放控制系统中的应用造价信息

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PROFIBUS现场总线及其在开放控制系统中的应用常见问题

PROFIBUS现场总线及其在开放控制系统中的应用文献

现场总线PROFIBUS在水泥厂中的应用 现场总线PROFIBUS在水泥厂中的应用

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评分: 4.5

根据水泥生产线的设备数量多和种类多、地理位置分散、数据传送距离远的特点,选用现场总线PROFIBUS来解决水泥厂的设备层与控制层之间通信问题。本文详细介绍了现场总线网络PROFIBUS的传输协议,重点论述了现场总线网络设计以及在西门子集成软件平台SIMATIC PCS7上的硬件组态和具体通信实现方法。此方案实现了现场设备与控制层之间的实时通信,提高了水泥生产的控制水平。

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Profibus现场总线在水电厂闸门控制系统中的应用 Profibus现场总线在水电厂闸门控制系统中的应用

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对Profibus-DP现场总线技术在水电厂闸门控制系统中的应用作了较为详细的介绍。系统采用带有现场总线接口的旋转编码器来测量闸门的位置 ,并作为Profibus-DP系统的从站 ;以PLCS7- 30 0配置通信处理器CP - 342 - 5为系统的主站。具体叙述了主、从站之间通信的实现 ,并给出了通信程序示例。

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《现场总线控制系统及其应用》为火电机组控制工程应用技术丛书之一,主要论述了现场总线控制系统基本概念、工作原理及其工程应用。全书共分9章,讨论了现场总线概论、现场总线通信系统、现场总线没备、现场总线控制系统功能块、现场总线控制系统的工程设计、现场总线控制系统的工程实施、现场总线控制系统的可靠性与安全性、现场总线控制系统的调试以及现场总线控制系统的应用实例。其中前四章为基础部分,后五章为应用部分。《现场总线控制系统及其应用》适用于从事现场总线控制系统工作的技术人员、设计人员、管理人员,以及自动化、测控技术与仪器等专业的本科生或研究生。由于该书提供了大量的图表、数据和设计规范,也可作为工具书使用。

《PROFIBUS-DP现场总线工程应用实例解析》是"自动化技术实例解析丛书"之一。《PROFIBUS-DP现场总线工程应用实例解析》可供各大专院校作为教材使用,也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。

前言

第1章现场总线应用基础

1.1现场总线概述

1.1.1现场总线技术的由来及定义

1.1.2现场总线的技术特点

1.1.3现场总线的优点

1.1.4典型现场总线简介

1.1.5总线应用选择的建议

1.2PROFIBUS现场总线

1.2.1PROFIBUS概貌

1.2.2PROFIBUS协议结构

1.2.3PROFIBUS传输技术

1.2.4PROFIBUS-DP

1.3PROFIBUS-DP现场总线控制系统的构成与特点

1.3.1PROFIBUS-DP在自动化系统中的位置

1.3.2现场总线的主要产品

1.3.3现场总线PROFIBUS-DP控制系统配置的几种形式

1.3.4现场总线PROFIBUS-DP控制系统组成

第2章分布式I/O从站应用实例

2.1西门子分布式I/O应用

2.1.1西门子公司的ET200M、ET200S简介

2.1.2网络配置图

2.1.3软件和硬件要求

2.1.4组态主站

2.1.5组态DP从站ET200S

2.1.6ET200M从站的组态

2.1.7远程I/O点测试和编程

2.2图尔克BL20、BL67的应用

2.2.1图尔克公司的BL20、BL67系列产品概述

2.2.2网络配置图

2.2.3软件和硬件要求

2.2.4组态主站

2.2.5BL20从站的硬件配置组态

2.2.6BL67从站的硬件配置组态

2.2.7工程辅助设计软件I/O-ASSISTANT

2.2.8I/O程序编写

2.3图尔克PDP、PLDP的应用

2.3.1图尔克PROFIBUS.DP现场总线PDP系列、FLDP系列现场模块概述

2.3.2网络配置图

2.3.3硬件及软件需求

2.3.4组态主站

2.3.5PDP从站的硬件配置组态

2.3.6FLDP从站的硬件配置组态

2.3.7诊断程序编写

第3章PROF旧US-DP智能从站应用实例

3.1西门子S7.200PROFIBUS.DP从站模块EM277应用示例

3.1.1S7.200PROFIBUS-DP从站模块EM277简介

3.1.2网络配置图

3.1.3软件和硬件要求

3.1.4组态主站系统

3.1.5组态EM277从站

3.1.6PLC程序技巧

3.2和利时LEC-G3系列PLC在PROFIBUS-DP网络中的应用

3.2.1LM3401简介

3.2.2网络配置

3.2.3应用的软硬件环境

3.2.4组态主站系统

3.2.5组态LM3401从站系统

3.2.6从站LM3401模块的连接和设置

3.2.7程序设计

3.2.8通信数据的测试

3.3带DP接口的PLC直接作为DP从站应用

3.3.1带DP接口的PLC直接作为DP从站的应用环境

3.3.2网络配置

3.3.3应用的软硬件环境

3.3.4组态从站系统

3.3.5组态主站系统

3.3.6程序设计技巧

第4章驱动装置采用PROFIBUS-UP通信应用实例

4.1MM440变频器通过PROFIBUS-DP与PLC通信的实现

4.1.1MM440变频器概述

4.1.2网络配置图

4.1.3软硬件环境

4.1.4组态主站系统

4.1.5组态从站

4.1.6MM440硬件及参数设置

4.1.7控制程序的编写

4.2西门子6SE70变频器通过PROFIBUS.DP与PLC通信的实现

4.2.1SimovertMasterDrive6SE70工程变频器概述

4.2.2网络配置图

4.2.3软件和硬件要求

4.2.4组态主站系统

4.2.5组态从站

4.2.66SE70变频器参数设置

4.2.7控制程序的编写

4.2.8PROFIBUS总线的通信板--CBP2指示说明

4.3西门子6RA70直流调速器通过PROFIBUS.DP与PLC通信的实现

4.3.1西门子6RA70直流调速器概述

4.3.2网络配置图

4.3.3软件和硬件要求

4.3.4组态主站系统

4.3.5组态从站

4.3.6控制程序的编写

4.4DriveES在PROFIBJSDP中的应用

4.4.1DriveES简介

4.4.2网络配置图

4.4.3软件和硬件要求

4.4.4组态主站S7.3152DP

4.4.56SE70系列变频器为从站的硬件组态

4.4.6与从站建立通信

4.5SEWMDV60A变频器通过PROFIBUS-DP与PLC通讯的实现

4.5.1SEWMDV60A变频器概述

4.5.2网络配置图

4.5.3软件和硬件要求

4.5.4组态主站系统

4.5.5组态从站

4.5.6程序的编写

第5章带DP接口的传感装置应用实例

5.1BALLUFFBTL5系列在PROFIBUS网络中的应用.

5.1.1BALLLUFFBTL5简介

5.1.2产品选型

5.1.3配线

5.1.4总线地址设置

5.1.5主站组态和从站参数设置

5.1.6从站组态和参数设置

5.1.7采集程序的编写

5.2MTSR系列带DP接口传感器应用

5.2.1MTSR系列传感器简介

5.2.2磁致伸缩原理

5.2.3R系列带DP接口的传感器接线方式

5.2.4MTSR系列带DP接口的传感器地址更改

5.2.5组态MTSR系列带DP接口的传感器

5.2.6应用编程举例

5.3TRCE65M系列编码器在PROFIBUS网络中的应用

5.3.1绝对值编码器介绍

5.3.2硬件组态

5.3.3编码器的各种配置说明

5.3.4参数设置

5.3.5类型l系列编码器应用编程举例

5.3.6类型2系列编码器应用编程举例

第6章总线诊断系统设计和应用实例

6.1MP370在PROFIBUSDP网络中的应用

6.1.1MP370简介

6.1.2网络配置

6.1.3应用的软硬件环境

6.1.4组态主站系统

6.1.5MP370从站建立

6.1.6将MP370从站组态到PROFIBUS-DP网络中

6.2FB125功能块参数分析

6.2.1输入量含义

6.2.2输出量含义

6.2.3DBl25数据块的功能

6.3诊断系统设计方法

6.3.1在MP370中制作报警系统

6.3.2总线诊断报警程序的编写

6.3.3采用MP370中报警信息来诊断总线故障的特点

6.4诊断系统设计方法

6.4.1从站状态显示界面

6.4.2在MP370中制作从站状态全景图的技巧

6.4.3在MP370中制作从站状态详细信息的技巧

6.4.4总线诊断报警程序的编写

参考文献

PROFIBUS现场总线及其在开放控制系统中的应用相关推荐
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