profibus-DP总线技术初学者学习总结

©XJGC4/28/2020V1.01Profibus现场总线技术初学者学习总结****2011年7月27日©XJGC4/28/2020V1.02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ProfiBus—DP总线组网及通讯方式©XJGC4/28/2020V1.03工业控制网络的发展过程1、（PCS，PneumaticControlSystem）第一代过程控制体系结构基于气动控制仪表2、（ACS，AnalogousControlSystem）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，ComputerControlSystem）第三代过程控制体系结构基于数字计算机技术4、（DCS，DistributedControlSystem）第四代过程控制体系结构基于微处理器技术5、（FCS,FieldbusControlSystem）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，IEEE802.3(Ethernet)）又一代工业控制系统基于以太网技术©XJGC4/28/2020V1.04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ProfiBus—DP总线组网及通讯方式©XJGC4/28/2020V1.05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：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。©XJGC4/28/2020V1.06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：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）Lonworks4）DeviceNet5）HART6）CC-Link7）PROFIBUS©XJGC4/28/2020V1.07现场总线技术简介75、总线拓扑结构©XJGC4/28/2020V1.08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ProfiBus—DP总线组网及通讯方式©XJGC4/28/2020V1.09ProfiBus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（IEC61158-3TYPEIII）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）9©XJGC4/28/2020V1.010ProfiBus总线技术简介•ProfiBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS－FMS(FieldbusMessageSpecification)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PROFIBUS－DP（DecentralizedPeriphery）用于主站与从站设备间进行简单、快速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PROFIBUS－PA（ProcessAutomation）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）10©XJGC4/28/2020V1.01111ProfiBus总线技术简介©XJGC4/28/2020V1.012•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。12ProfiBus总线技术简介©XJGC4/28/2020V1.013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ProfiBus—DP总线组网及通讯方式©XJGC4/28/2020V1.014ProfiBus—DP•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14©XJGC4/28/2020V1.015Profibus—DP1、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、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）。15©XJGC4/28/2020V1.016ProfiBus—DP3、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9.6kBit/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16©XJGC4/28/2020V1.01717Profibus—DP4、ProfiBus-DP系统构成1）单主系统DP-主(1类)单主系统实现最短的总线循环时间它们的组成:-1个DP-主(1类)-1到最多125个DP-从-DP-主(2类)，可选的分散的I/ODP-从PROFIBUS-DPPLC©XJGC4/28/2020V1.018ProfiBus—DP182）多主系统若干个DP-主可以用读功能访问一个DP-从PROFIBUS-DP多主系统的组成:-多个主设备(1类or2类)-1到最多124个DP-从-在同一个总线上最多126个设备DP-主(2类)DP-主(1类)DP-主(1类)分散的I/O分散的I/OPROFIBUS-PDP-从PLCPROFIBUS-DPPCCNC©XJGC4/28/2020V1.0193）PROFIBUS冗余技术包括主站冗余、总线（电缆的）冗余和从站冗余。19ProfiBus—DP©XJGC4/28/2020V1.020ProfiBus—DP205、ProfiBUs组网方式1）RS485电缆组网©XJGC4/28/2020V1.02121Profibus—DP2）光纤组网©XJGC4/28/2020V1.02222Profibus—DP3）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设备接入Profibus总线系统中。©XJGC4/28/2020V1.023ProfiBus—DP6、ProfiBus-DP接口介绍1）9针D型连接器的针脚分配23©XJGC4/28/2020V1.024ProfiBus—DP2）Profibus总线连接器24©XJGC4/28/2020V1.025ProfiBus—DP3）Profibus总线中继器25DC24VL+MPEM5.2A1B1'A1'B1PGOPONDP1OFFDP2ONA2B2'A2'B224V电源指示灯保留的编程口电缆屏蔽层压紧夹24V电源正极24V电源负极保护地测试用端子导轨滑块总线1接线端子总线2接线端子总线1终端电阻开关总线2终端电阻开关总线1指示灯总线2指示灯关断传输开关电缆屏蔽层压紧夹©XJGC4/28/2020V1.02626ProfiBus—DP©XJGC4/28/2020V1.027ProfiBus—DP4）光纤Profibus终端27©XJGC4/28/2020V1.028ProfiBus—DP287、ProfiBus-DP通讯方式介绍1）主—从通讯方式PROFIBUSDPprotocol被动站点的轮询(从站设备)主动的站点,主站设备PLC©XJGC4/28/2020V1.029ProfiBus—DP29PROFIBUS-DP主－从原则每一个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©XJGC4/28/2020V1.03030从站A输出数据输入数据从站B输出数据输入数据从站X输出数据输入数据从站Y输出数据输入数据输出数据从站A输入数据输出数据从站Y输入数据请求响应请求响应DP主站轮询表©XJGC4/28/2020V1.031ProfiBus—DP2）多主站时——令牌环传递31PROFIBUSDPprotocol被动站点的轮询(从站设备)主动的站点,主站设备PLCHMIPCS7©XJGC4/28/2020V1.032ProfiBus—DP32PROFIBUSPAEthernet/TCP-IPMBP-IS/IEC61158-2EIA-485/光纤PROFIBUSDP操作站工程师站控制器Engineer1&2类主站2类主站PSPSPSPSRequest2-10Response10-217.375Good2Request2-7Response7-25.865GoodRequest2-5Request2-5Response5-217.375GoodResponse5-217.375Good71012530设置参数TB;Nr.18;20.60-100OK.Success10-0主站/从站周期性通讯客户端/服务器非周期性通讯©XJGC4/28/2020V1.033ProfiBus—DP3）DPM1和系统组态设备间的循环数据传输除主－从功能外，PROFIBUS－DP允许主－主之间的数据通信，这些功能使组态和诊断设备通过总线对系统进行组态。4）同步和锁定模式除DPM1设备自动执行的用户数据循环传输外，DP主站设备也可向单独的DP从站．一组从站或全体从站同时发送控制命令。这些命令通过有选择的广播命令发送的。使用这一功能将打开DP从站的同步及锁定模式，用于DP从站的事件控制同步。33©XJGC4/28/2020V1.034谢谢！