第7章 PROFIBUS 现场总线标准
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关于PROFIbus总线(1)三种PROFIBUS(DP.FMS.PA)均使用一致的总线存取协议。
该协议是通过OSI参考模型第二层(数据链路层)来实现的。
它包括了保证数据可靠性技术及传输协议和报文处理。
(2)在PROFIBUS中,第二层称之为现场总线数据链路层(Fieldbus Data Link - FDL)。
介质存取控制(Medium Access Control - MAC)具体控制数据传输的程序,MAC必须确保在任何一个时刻只有一个站点发送数据。
(3) PROFIBUS协议的设计要满足介质控制的两个基本要求:①.在复杂的自动化系统(主站)间的通信,必须保证在确切限定的时间间隔中,任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务。
②.在复杂的程序控制器和简单的I/O设备(从站)间通信,应尽可能快速又简单地完成数据的实时传输。
因此,PROFIBUS总线存取协议,主站之间采用令牌传送方式,主站与从站之间采用主从方式。
(4)令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的时间内得到总线存取权(令牌)。
在PROFIBUS中,令牌传递仅在各主站之间进行。
(5)主站得到总线存取令牌时可与从站通信。
每个主站均可向从站发送或读取信息。
因此,可能有以下三种系统配置:①.纯主-从系统②.纯主-主系统③.混合系统(6)以一个由3个主站.7个从站构成的PROFIBUS系统为例。
3个主站之间构成令牌逻辑环。
当某主站得到令牌报文后,该主站可在一定时间内执行主站工作。
在这段时间内,它可依照主-从通讯关系表与所有从站通信,也可依照主-主通讯关系表与所有主站通信。
(7)在总线系统初建时,主站介质存取控制MAC的任务是制定总线上的站点分配并建立逻辑环。
在总线运行期间,断电或损坏的主站必须从环中排除,新上电的主站必须加入逻辑环。
(8)第二层的另一重要工作任务是保证数据的可靠性。
PROFIBUS第二层的数据结构格式可保证数据的高度完整性。
(9)PROFIBUS在第二层按照非连接的模式操作,除提供点对点逻辑数据传输外,还提供多点通信,其中包括广播及选择广播功能。
低压电器C2∞3№2)删炀J总线标准≤醺萤现场总线标准佟为明穆明林景波宋军波哈尔滨工业大学罗克韦尔自动化实验室(150001)哈尔滨市计量捡定测试所(150036)哈尔滨工业大学罗克韦尔自动化实验室(150001)哈尔滨圣扬科技有限责任公司(150090)摘要现场总线的标准化情况是倍受芰注的个问题.蜊释了心际电I蛋受会IEc制定的现场总线国际标准IFc6J158和IEc62026.介缁了旧际标准化绀织ls0制定的现场总线国际标准1s011898和Is011519。
对现场总线中国标准及地区与闰家标准也作了简介,以期为我国制定雨J完善现场总线标准、指导我囤企业开发现场总线产品等提供借搽。
叙词:现场总线国际标准中国标准地区与国家标准中圈分类号:TP336FieldbusStandardⅢⅣG乳imi增。
眦U删愕2£Ⅲ,i昭“SOⅣG,“n幻3第一作者:佟为明,男,1964年牛,1999年十哈尔滨工业大学获博土学位,教授,博上生导师一研究方向:斜能电器与现场总线、电源与渚波抑制、数字式保护测控装拦和水磁电器。
lRockwellAutomati伽Lah.,HarbinInstitu把“’11echflology(150()01)2.HarbinMetmlogy&MeasuremeTlt【nsliIute(150036)3Harbinshe“gya”gTecllⅢ】logyco.,T.Id.(150090))Abstract:ILaJlfocllstheheadwav0ft11eGeldbusstandaldjzaLnmTheIntemaLiⅢlHl矗eIdbilsstantlar【kTEG61158an(】lEC62026IhatcoⅡ吕li¨】tedbv【lleIECwe化exDoundedinfhisar【icleAndthejntenlaL儿J¨aln刮d1)LIss【如d日r出lSO儿898蜘dIS011519tl】a【c(m洲rufedbvtheIS0we代mtro(1uce{1lhe6eldbuss【帅t{ardsinC}linaofheralea㈨dPountr;esdsnin啪ducedJustfnbererer㈣㈣thecolls【itullngandcollsummatmgtheneld—busstandardsandc(Ja(,hlllgthedevelop㈣tof6eldbuspmductsinChjⅢIKeywords:蜘edbusintematio岫I舳dardcllinesestalldarda肿a锄dcountrystandardl引言现场总线是20世纪80年代开始发展起来的。
PROFIBUS现场总线摘要:现场总线技术是’" 20世纪"80年代兴起的一种集控制技术、仪表技术和计算机网络技术为一体的先进的工业控制技术。
这其中PROFIBUS现场总线是目前较为流行的五种现场总线中较为有仪表性的一种。
文中介绍了PROFIBUS现场总线的由来、构成、特性及其优点,展望了其未来的发展趋势。
1现场总线技术的产生早在20世纪80 年代中期,国外就提出了现场总线,但研究工作进展缓慢,且没有国际标准可以遵循。
直到1984 年,美国仪表协会(ISA)下属的标准与实施组工作中的ISA/SP50 开始制订现场总线的标准。
1985 年国际电工委员会决定由Proway Working group 负责现场总线体系结构与标准的研究工作。
1986 年德国开始制订过程现场总线(process field-bus)标准,简称PROFIBUS,由此拉开了现场总线标准制订和产品开发的序幕.2PROFIBUS的协议结构PROF IBUS协议结构是根据IS07498国际标准、以开放式系统互联网络作为参考模型的。
该模型共有7层.PROF IBUS - DP定义了第1、2层和用户接口, 3到7层未加描述,这种流体型结构确保了数据传输的快速和有效。
直接数据链路映像提供易于进入第2层的用户数据。
用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能,并详细说明了各种不同PROF IBUS - DP设备的设备行为。
PROF IBUS - FMS定义了1、2、7层,应用层包括现场总线信息规范和低层接口。
FMS包括了应用协议并向用户提供可广泛选用的强有力的通信服务。
LL I协调不同的通信关系并提供不依赖设备的第2层访问接口。
第2层现场总线数据链路可完成总线访问控制和数据的可靠性[ 9 ]PROF IBUS - PA PA 的数据传输采用扩展的PROF IBUS - PA PA 的数据传输采用扩展的行为的PA 行规。
浅析profibus现场总线的应用计算机技术, 网络技术和数字通信技术的迅速发展引起了工业自动控制系统结构的巨大变化。
Profibus作为一种由智能化设备组成的计算机网络,近年来,凭借其独特的优势已成为自动控制领域研究的热点,应用于众多领域。
在我国冶金工艺中,profibus现场总线主要应用在炼焦配煤优化系统、焦炉加热计算机控制及管理系统、烧结过程智能控制管理系统、烧结终点判断与智能控制系统、炼铁优化专家系统、高炉人工智能系统中,通过对这些子系统的控制,确保了整个冶金工作的自动化流程的实现。
1Profibus现场总线简介随着自动化工业发展,总线分布式机械臂控制系统在工业生产得到了广泛的应用,随着机器人自动化程度的提高,控制技术逐步增大,在工业生产环节的机械臂操作需要多个机械臂的相互协调工作,操作之间的机械需要总线控制,采用机器人实现流水工作,可以有效解决生产精密设备的工作,总线控制技术在工业控制中得到广泛应用,网络通信与信息管理在机器人工业控制中得到了应用,将分散测控设备组合成变成网络节点,融合成总线通信网络,实现设备之间的有效沟通信息、完成自控工作的网络系统与控制系统,CAN总线分布式机械臂控制是一种有效的实时控制,串行通信网络,具有性能搞、可靠强、实时交互便利的特点,被广泛用于控制系统中机械设备之间的数据通信与自动化仪器控制,主要考虑将高速实时处理与分布式工业控制领域中的高可靠性相结合。
PR0FIBUS现场总线是以开放式系统互联网络作为参考模型,采用的是德国国家标准DIN19245和欧洲EN50170现场总线标准,定义了物理传输特性、总线取协议和应用功能的一种计算机网络系统,由PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、和PROFIBUS-FMS三个兼容部分组成。
Profibus-DP是一种高速低成本通信, 用于设备级控制系统与分散的I/O形式的通信;Profibus-PA是专为过程控制自动化设计的, 将传感器和执行机构接到一根总线上, 并具有本质安全规范,Profibus-FMS是具有令牌结构的监控网络、具有实时多主的特征。
PROFIBUS现场总线摘要:现场总线技术是20世纪90年代兴起的一种集控制技术、仪表技术和计算机网络技术为一体的先进的工业控制技术。
这其中PROFIBUS现场总线是目前较为流行的五种现场总线中较为有仪表性的一种。
与其它现场总线系统相比,PROFIBUS的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证,并经实际应用验证具有普遍性。
目前已应用的领域包括加工制造、过程控制和楼宇自动化等。
PROFIBUS的开放性和不依赖于厂商的通信设想,已在10多万成功应用中得以实现。
市场调查确认,在德国和欧洲市场中PROFIBUS占开放性工业现场总线系统的市场份额超过40%。
一、现场总线1.1 现场总线的产生背景随着控制、计算机、通讯、网络等技术的发展,信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理的各个层次、覆盖从工段、车间、工厂、企业乃至世界各地的市场。
信息技术的飞速发展,引起了自动化系统结构的深刻变革,现场总线就是在这种形式下发展起来的新技术。
20世纪50年代至今,工业过程控制仪表一只采用4-20mA的标准信号。
20世纪60年代,测控系统一般采用直接数字式控制系统。
20世纪70年代,数字式计算机被映入到测控系统中,此时的计算机提供的是集中式控制处理。
20世纪80年代,微处理器被嵌入到各种仪器设备中,而形成了分布式控制系统(DCS),这种分布式控制系统经历了若干发展阶段,从集散控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FCS)到智能控制、维护、管理集成系统(ICMMS),控制单元日益智能化,控制的方式日益走向多智能控制单元的协同工作模式。
由于各种现场总线技术的相继出现,人们对传统的模拟仪表和控制系统要求变革的呼声越来越高,现场总线为引入智能现场仪表提供了一个开放平台。
基于现场总线的分布式控制系统(FieldbusControlSystem,FCS)是在传统的分布式控制系统(DistributedControlSystem,DCS)的基础之上发展起来的,顺应了自动控制系统发展的潮流。
Profibus网所谓终端匹配就是在信号传输线的两头各串入一个与电缆特征阻抗相等的电阻。
当信号在一根长电缆上传输或是有很高的数据速率时,电缆将呈现传输线的特性,即信号在线路上以一定的速度传播开来,从而形成行波。
当遇到不连续的阻抗时,就会产生反射波,反射波与原来信号叠加,从而造成原来信号的失真。
一般来讲,经过几个回合的反射振荡后,会恢复原来信号的电平,加终端匹配就是要消除或减少线路中这种反射振荡。
在Profibus-DP规范中,其终端匹配电阻为220欧。
可见它的线缆特征阻抗比较特殊。
(转)插头:(西门子SUBCON-PLUS-PROFIB/SC2)终端电阻阻值:220欧姆内阻:无穷大●共有两组Profibus网线接线端子,第一组(A1,B1),第二组(A2,B2)。
●终端电阻开关为“ON”时,进线出线两组端子断开。
终端电阻开关为“OFF”时,进线出线两组端子导通。
●终端电阻开关为“ON”时,进线出线两组端子断开,终端电阻并联在进线端,测量A1,B1之间的阻值应为终端电阻与整条进线回路并联后的阻值。
测量A2,B2之间的阻值应为出线回路的阻值。
●终端电阻开关为“OFF”时,进线出线两组端子导通,此时测量进线端或者出线端的阻值都应为整条Profibus网络回路的阻值。
编码器:(以热区常用绝对值编码器5001为例)终端电阻阻值:200欧姆内阻:30千欧●共有两组Profibus网线接线端子,右面为第一组(A1,B1),左面为第二组(A2,B2)。
●终端电阻开关为“ON”或“OFF”时,两组端子都则导通。
●终端电阻开关为“ON”时,此时测量进线端或者出线端的阻值都应为进线回路电阻,出线回路电阻,终端电阻三个电阻并联后的阻值(因此,将作为中间节点的编码器的开关设置为ON,会导致整个网络电阻阻值变小而致使整条网络瘫痪)。
●终端电阻开关为“OFF”时,此时测量进线端或者出线端的阻值都应为进线回路电阻,出线回路电阻并联后的阻值。
PROFIBUS(1)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。
PROFIBUS传送速度可在9.6kbaud~12Mbaud范围内选择且当总线系统启动时,所有连接到总线上的装置应该被设成相同的速度。
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。
PROFIBUS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。
(2)PROFIBUS由三个兼容部分组成,即PROFIBUS-DP(Decentralized Periphery).PROFIBUS-PA(Process Automation ).PROFIBUS-FMS (Fiel dbus Message Specification )。
主要使用主-从方式,通常周期性地与传动装置进行数据交换。
(3)PROFIBUS–DP: 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。
使用PROFIBUS-DP可取代办24VDC或4-20mA信号传输。
(4)PORFIBUS-PA:专为过程自动化设计,可使传感器和执行机构联在一根总线上,并有本征安全规范。
(5)PROFIBUS-FMS:用于车间级监控网络,是一个令牌结构.实时多主网络。
(6)PROFIBUS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。
(7)与其它现场总线系统相比,PROFIBUS的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证,并经实际应用验证具有普遍性。
目前已应用的领域包括加工制造.过程控制和自动化等。
PROFIBUS开放性和不依赖于厂商的通信的设想,已在1 0多万成功应用中得以实现。