第6讲PROFIBUS现场总线PPT课件
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《PROFIBUS总线》课件
Profibus用于化工、制药、食品等行业的自动化 控制系统，实现生产过程的监控和数据采集。
楼宇自动化
Profibus用于智能建筑和楼宇自动化系统，实现 照明、空调、安防等系统的集中控制和管理。
PART 02
Profibus总线的工作原 理
REPORTING
数据传输方式
串行通信
Profibus总线采用串行通信方式，数 据在总线上按位传输，按顺序排列。
Profibus总线技术将不断完善行业标准与规范，促进 技术的普及和应用。
详细描述
为了推动Profibus总线技术的普及和应用，相关的行 业标准和规范将不断完善，以确保技术的可靠性和互 操作性，同时也有助于技术的推广和交流。
THANKS
感谢观看
REPORTING
异步传输
Profibus总线采用异步传输方式，数 据传输速率可变，不受时钟信号控制 。
通信协议
主从结构
Profibus总线采用主从通信协议，主设备发起通信请求，从设备响应请求并发送数据。
寻址机制
Profibus总线采用寻址机制，主设备通过地址码选择从设备进行通信。
总线拓扑结构
线形结构
Profibus总线可以采用线形结构，设备串 联在总线上，首尾设备可连接至总线。
应用领域的拓展
总结词
Profibus总线技术的应用领域将不断拓展，从传统的制 造业向其他行业延伸。
详细描述
随着技术的进步和应用需求的增长，Profibus总线技术 的应用领域将不再局限于传统的制造业，而是向能源、 环保、城市管理等领域拓展，实现更广泛的自动化控制 和数据交互。
行业标准与规范
总结词
VS
树形结构
Profibus总线也可以采用树形结构，设备 并联在总线上，分支可连接至总线。
楼宇自动化
Profibus用于智能建筑和楼宇自动化系统，实现 照明、空调、安防等系统的集中控制和管理。
PART 02
Profibus总线的工作原 理
REPORTING
数据传输方式
串行通信
Profibus总线采用串行通信方式，数 据在总线上按位传输，按顺序排列。
Profibus总线技术将不断完善行业标准与规范，促进 技术的普及和应用。
详细描述
为了推动Profibus总线技术的普及和应用，相关的行 业标准和规范将不断完善，以确保技术的可靠性和互 操作性，同时也有助于技术的推广和交流。
THANKS
感谢观看
REPORTING
异步传输
Profibus总线采用异步传输方式，数 据传输速率可变，不受时钟信号控制 。
通信协议
主从结构
Profibus总线采用主从通信协议，主设备发起通信请求，从设备响应请求并发送数据。
寻址机制
Profibus总线采用寻址机制，主设备通过地址码选择从设备进行通信。
总线拓扑结构
线形结构
Profibus总线可以采用线形结构，设备串 联在总线上，首尾设备可连接至总线。
应用领域的拓展
总结词
Profibus总线技术的应用领域将不断拓展，从传统的制 造业向其他行业延伸。
详细描述
随着技术的进步和应用需求的增长，Profibus总线技术 的应用领域将不再局限于传统的制造业，而是向能源、 环保、城市管理等领域拓展，实现更广泛的自动化控制 和数据交互。
行业标准与规范
总结词
VS
树形结构
Profibus总线也可以采用树形结构，设备 并联在总线上，分支可连接至总线。
第6章 Profibus现场总线
总线终端
VP 数据线 B 数据线 A 390 B 220 A 390 DGND
B
220 A 390 DGND
A 站2
B
A
B 站3
RS-485数据位的传输顺 序
每个八位二进制数（１字节）按 11 位顺序传输
先发送最小有效位 (LSB)
后发送最大的有效位 (MSB) 每个八位二进数都补充三位，即开始、终止和奇偶校验 位
M
传感器 传感器 驱动器 执行器 传感器
M
驱动器
T
变送器
被动站、从设备
6.13 Profibus控制系统的集成技术
6.13.1 控制系统的构成 一类主站 二类主站 从站
PLC（智能型I/O）（用共享数据区通信） 分散式I/O（由主设备统一编址） 带Profibus接口的现场设备
6.13.2 控制系统的配置
1. 字节
空闲 LSB 位顺序:
开始 1 2 3 4 5 6 7
MSB
8
奇偶 终止 开始 校验
传输时的信号波形
导线A 0 导线B 1 0 0 1 1 0
停止位
1 偶校验位
采用9 针D 型连接器连接
针脚号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 信号 Shield M24 RxD/TxD-P * CNTR-P DGND * VP * P24 RxD/TxD-N * CNTR-N 功能 屏蔽/保护地 24 V 输出电压的地 接收数据/传输数据正极 (+) 中继器控制+ 数字地（0V） 终端电阻供电端 (P5V) 输出电压 ＋ 24V 接收数据／传输数据负极（-） 中继器控制-
6.5 PROFIBUS传输技术
PROFIBUS现场总线技术教材模板ppt
到127个站（带中继）。 ·插头连接：最好使用9针D型插头。
RS-485传输设备安装要点
(1) 全部设备均与总线连接。 (2) 每个分段上最多可接32个站（主站或从 站）。 (3) 每段的头和尾各有一个总线终端电阻， 确保操作运行不发生误差。两个总线终端电阻 必须永远有电源。 (4) 当分段站超过32个时，必须使用中继器 用以连接各总线段。串联的中继器一般不超过3 个。如图所示：
每个分段上最多可接32个站（主站或从站）
• (5) 电缆最大长度取决于传输速率。如使用A型电缆，则传
输速率与长度如下表
波特率（K bit/s）
9.6 19.2 93.75 187.5 500 1500 12000
距离/段（M） 1200 1200 1200 1000 400 200 100
(6) RS-485的传输技术的PROFIBUS网络最好使用9针D型 插头。 (7) 当连接各站时，应确保数据线不要拧绞，系统在高电 磁发射环境（如汽车制造业）下运行应使用带屛蔽的电缆， 屏蔽可提高电磁兼容性（EMC）。 (8) 如用屏蔽编织线和屏蔽箔，应在两端与保护接地连接， 并通过尽可能的大面积屏蔽接线来复盖，以保持良好的传 导性。另外建议数据线必须与高压线隔离。 (9) 超过500Kbit/s的数据传输速率时应避免使用短截线段， 应使用市场上现有的插头可使数据输入和输出电缆直接与 插头连接，而且总线插头可在任何时候接通或断开而并不 中断其它站的数据通信。
用于PA的IEC1158-2传输技术
• (1) 数据IEC1158-2的传输技术用于PROFIBUS-PA，能满足 化工和石油化工业的要求。它可保持其本征安全性，并通 过总线对现场设备供电。 (2) IEC1158-2是一种位同步协议，通常称为H1。 (3) IEC1158-2技术用于PROFIBUS-PA： ·每段只有一个电源作为供电装置。 ·当站收发信息时，不向总线供电。 ·每站现场设备所消耗的为常量稳态基本电流。 ·现场设备其作用如同无源的电流吸收装置。 ·主总线两端起无源终端线作用。 ·允许使用线性、树型和星型网络。 ·为提高可靠性，设计时可采用冗余的总线段。
RS-485传输设备安装要点
(1) 全部设备均与总线连接。 (2) 每个分段上最多可接32个站（主站或从 站）。 (3) 每段的头和尾各有一个总线终端电阻， 确保操作运行不发生误差。两个总线终端电阻 必须永远有电源。 (4) 当分段站超过32个时，必须使用中继器 用以连接各总线段。串联的中继器一般不超过3 个。如图所示：
每个分段上最多可接32个站（主站或从站）
• (5) 电缆最大长度取决于传输速率。如使用A型电缆，则传
输速率与长度如下表
波特率（K bit/s）
9.6 19.2 93.75 187.5 500 1500 12000
距离/段（M） 1200 1200 1200 1000 400 200 100
(6) RS-485的传输技术的PROFIBUS网络最好使用9针D型 插头。 (7) 当连接各站时，应确保数据线不要拧绞，系统在高电 磁发射环境（如汽车制造业）下运行应使用带屛蔽的电缆， 屏蔽可提高电磁兼容性（EMC）。 (8) 如用屏蔽编织线和屏蔽箔，应在两端与保护接地连接， 并通过尽可能的大面积屏蔽接线来复盖，以保持良好的传 导性。另外建议数据线必须与高压线隔离。 (9) 超过500Kbit/s的数据传输速率时应避免使用短截线段， 应使用市场上现有的插头可使数据输入和输出电缆直接与 插头连接，而且总线插头可在任何时候接通或断开而并不 中断其它站的数据通信。
用于PA的IEC1158-2传输技术
• (1) 数据IEC1158-2的传输技术用于PROFIBUS-PA，能满足 化工和石油化工业的要求。它可保持其本征安全性，并通 过总线对现场设备供电。 (2) IEC1158-2是一种位同步协议，通常称为H1。 (3) IEC1158-2技术用于PROFIBUS-PA： ·每段只有一个电源作为供电装置。 ·当站收发信息时，不向总线供电。 ·每站现场设备所消耗的为常量稳态基本电流。 ·现场设备其作用如同无源的电流吸收装置。 ·主总线两端起无源终端线作用。 ·允许使用线性、树型和星型网络。 ·为提高可靠性，设计时可采用冗余的总线段。
第六章 PROFIBUS现场总线资料
PROFIBUS-DP---它的设计宗旨是在用于设备 一级的高速数据传输。
➢ 在这一级，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、驱 动器、阀门等）进行通信，同这些分散的 设备进行数据交换多数是周期性的。
➢ 2、PROFIBUS-PA （Process Automation ，过程自 动化）：对于安全性要求较高的场合，制定了 PROFIBUS-PA协议，PA具有本质安全特性，它实 现了IEC1158-2规定的通信规程。
➢ 主站与从站之间用主——从方式（如果只有一台主 站，则不需要令牌传输。这是一个单主站---多从站 的系统）。
➢ 最小的系统配置由一个主站和一个从站或两个主站 组成。
（12）数据传输服务有两类： ➢ 非循环的：
有/无应答要求的发送数据； 有应答要求的发送和请求数据。
➢ 循环的（轮询）：
有应答要求的发送和请求数据。
（5）其他功能是可选的，如口令保护方法等。 （6）网络拓扑是总线形，两端带终端器或不带终端
器。
（7）介质、距离、站点数取决于信号特性， 如对屏蔽双绞线，单段长度小于或等于1.2km，
不带中继器，每段32个站点。 网络规模：
双绞线，最大长度9.6km； 光纤，最大长度90km；最大站数，127个
（8）传输速率取决于网络拓扑和总线长度，从 9.6kbps到12Mbps不等。
PROFIBUS提供了三种通信协议类型：DP、FMS和 PA。
PROFIBUS总线
6.2.1 PROFIBUS-DP
PROFIBUS-DP使用了第1层、第2层和用户接口层。 第3到7层未使用，这种精简的结构确保高速数据传 输。
直接数据链路映象程序（DDLM）提供对第2层的访 问。
现场总线技术及应用课件：Profibus总线
ATV930变频器则需要打开前盖板，将Profibus DP通信 卡VW3A3607插入到通信卡插槽中，如图5-3所示。
Profibus总线
能力目标 (1) 掌握PLC和其他设备Profibus DP通信的建立方法。 (2) 掌握Profibus DP通信组态时的易错问题。
Profibus总线
5.1 Profibus总线概述
5.1.1 Profibus总线简介 Profibus是西门子公司的现场总线标准，它是Process
Fieldbus的缩写。目前，它是在国内应用范围最广的现场总 线，尤其是Profibus DP在国内工厂自动化和流程自动化的占 比非常高。Profibus现场总线接线简单，通信速度高，通信 过程稳定，西门子的PLC加上Profibus DP的通信协议几乎是 所有工业现场的首选，再加上后来的Profinet工业以太网协 议，它们都获得了设计人员、操作人员的广泛认可。
Profibus总线
Profibus包含Profibus DP、Profibus FMS和Profibus PA， 以及后来推出的Profidrive、Profisafe、Profinet等，它们囊括 了车间级和现场级的应用层次。
Profibus DP设计用于设备级应用，它主要用于完成PLC、 传感器、执行器(电机、电磁阀等)的通信任务，通信速度最 高可达12 Mb/s。Profibus DP包含了DP V0、DP V1和DP V2 三个版本，是目前国内应用最多的通信协议。本章实验也是 以Profibus DP为例。
Profibus总线
Profibus总线
5.1 Profibus总线概述 5.2 西门子S7-300 PLC与施耐德ATV930变频 器的Profibus DP通信 小结 思考与习题
Profibus总线
能力目标 (1) 掌握PLC和其他设备Profibus DP通信的建立方法。 (2) 掌握Profibus DP通信组态时的易错问题。
Profibus总线
5.1 Profibus总线概述
5.1.1 Profibus总线简介 Profibus是西门子公司的现场总线标准，它是Process
Fieldbus的缩写。目前，它是在国内应用范围最广的现场总 线，尤其是Profibus DP在国内工厂自动化和流程自动化的占 比非常高。Profibus现场总线接线简单，通信速度高，通信 过程稳定，西门子的PLC加上Profibus DP的通信协议几乎是 所有工业现场的首选，再加上后来的Profinet工业以太网协 议，它们都获得了设计人员、操作人员的广泛认可。
Profibus总线
Profibus包含Profibus DP、Profibus FMS和Profibus PA， 以及后来推出的Profidrive、Profisafe、Profinet等，它们囊括 了车间级和现场级的应用层次。
Profibus DP设计用于设备级应用，它主要用于完成PLC、 传感器、执行器(电机、电磁阀等)的通信任务，通信速度最 高可达12 Mb/s。Profibus DP包含了DP V0、DP V1和DP V2 三个版本，是目前国内应用最多的通信协议。本章实验也是 以Profibus DP为例。
Profibus总线
Profibus总线
5.1 Profibus总线概述 5.2 西门子S7-300 PLC与施耐德ATV930变频 器的Profibus DP通信 小结 思考与习题
PROFIBUS技术培训 -PPT精选文档-文档资料
减少错误
减少安装时间
®
PROFIBUS International
P R O C E S S F I E L D B U S
采用PROFIBUS-PA节省的成本
如下数据来自于Cologne市Ｗacker化工厂的实际经验
温 度 (模 拟 )
安 装 仪 器 设 备 规 划 开 工 总 计 节 省 4 ...2 0 m A 份 额 [% ] 21 48 26 5 100 价 格 [$ ] 840 1930 1050 180 4000 P R O F IB U S - P A 份 额 [% ] 26 52 16 5 100 45 % 价 格 [$ ] 580 1160 360 120 2220 $ 1780
P R O C E S S F I E L D B U S
PROFIBUS-PA 适应所有过程自动化领域
p 海上
性能
p 石化工业
p 化学工业
p 发电和电力输送
p 化学爆炸试验 p 制药 p 食品／饮料工业 p 水／污水处理
价格
对防爆和非防爆区域过程自动化的低端应用，PROFIBUS-PA 是优选的。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
终端块
Exi, 蓝色线 分配器
总线耦合器 n
连接盒 传感器 1 ... 传感器 1 ... n n
PROFIBUS PA n
®
PROFIBUS International
P R O C E S S F I E L D B U S
节省成本的潜力
安装 节省
电线 PLC I/O 板 安装元件 (Ex-/电流隔离器等) 排列机架 空间
®
PROFIBUS International
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• 人机界面 (HMI)
RS 485 up to 12 MBit/s
PROFIBUS-DP
从站
从站
从站
从站
Beijing Institute of Technology
11
概述
Profibus 现场总线
PROFIBUS-PA 的特点
PA = Process Automation
PROFIBUS 协议符合 ISO/OSI 的开放系统参考模型
FMS
DP
PA
用户层
应用层 (7) (3)-(6)
数据链路层 (2) 物理层 (1)
Layer
FMS
设备 行规
现场总线信息规范
DP- 行规
PA- 行规
DP- 扩充功能 DP 基本功能
未用 现场总线数据链路 RS-485 / 光纤 EN 50 170
通用
-大范围的应用 -多主通信
PROFIBUS-DP
RS 485 / FO
快速
-即插即用 - 高 效、廉 价
PROFIBUS-PA
IEC 1158-2
面向应用
-总线供电 -本质安全Fra bibliotekBeijing Institute of Technology
5
概述
PROFIBUS 给客户的好处
节省硬件和安装费用
工具
组态 总线监视器 工程
服务
开发支持 实施支持 培训
主机接口
VAX 计算机 VME 计算机
阀
气动阀 电磁阀
Beijing Institute of Technology
HMI（人机界面）
操作面板 文本显示
仪器仪表
液位 流量
压力 温度
网关
AS-Interface 各种专用网络
7
概述
Profibus 现场总线
Beijing Institute of Technology
10
概述
Profibus 现场总线
典型的PROFIBUS-DP 系统
主站
一个典型的 PROFIBUS-DP 系统的组成:
一个 PLC/PC 作为中央控制器
各种外围设备，如:
PLC
• 数字或模拟 I/O • AC 或 DC 驱动器
• 电磁或气动阀
减少硬件成份 (I/O, 终端块、隔离栅) 更容易、更快捷和低成本的安装
节省工程费用
更容易组态(对所有设备只需一套工具) 更容易保养和维修 更容易和更快捷的系统起动
更大的制造灵活性
改进功能 减少故障时间 准确、可靠的诊断数据 可靠的数字传输技术
Beijing Institute of Technology
IEC 接口
IEC 61158-2
PROFIBUS 导则 + 行规
Beijing Institute of Technology
8
概述
Profibus 现场总线
三种有效的传输技术:
站1
.....
站n
终端
终端
PROFIBUS 使用两端有终端的总线拓扑 在运行期间，接入和断开一个或几个站不会影响其他站的工作，即使
Profibus 现场总线
6
概述
驱动器
AC Drives DC Drives
分散的 I/O
二进制 I/O 模拟 I/O 调节器 计时器 计数器 识别系统
PROFIBUS 产品范围
Profibus 现场总线
控制器
PLC/NC/RC VME, PC 工作站
网络部件
中继器 光纤 电缆
软件驱动程序
DOS/Windows/NT/95 OS9/VRTX VxWorks/PSOS+ OS2, QNX UNIX/VMS
3
概述
工厂级
总线 循环时间
< 1000 ms
车间级
总线 循环时间
< 100 ms
Profibus 现场总线
通信透明 从 传 感 器／执 行 器 到 区 域 控 制 器
Ethernet/TCP/IP
区域 控制器
CNC
TCP/IP/Ethernet
PC/VME
VME/PC
PROFIBUS-FMS
PLC
DCS
现场级
总线 循环时间
< 10 ms Beijing Institute of Technology
PROFIBUS-DP
PROFIBUS-PA
4
概述
Profibus 现场总线
PROFIBUS 簇
EN 50170 Volume 2
通用目的自动化
工厂自动化
过程自动化
PROFIBUS-FMS
RS 485 / FO
现场总线技术
第六讲 PROFIBUS现场总线
Beijing Institute of Technology
1
Profibus 现场总线
PROFIBUS
第一部分 概 论
Beijing Institute of Technology
2
概述
Profibus 现场总线
Process Fieldbus的缩写，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；
PROFIBUS-PA
Process Automation.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。
PROFIBUS-FMS
Fieldbus Message Specification.用于车间级监控网络，是一个令牌 结构、实时多主网络。
Beijing Institute of Technology
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由三个兼容部分组成
PROFIBUS-DP
Decentralized Periphery.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24VDC或4-20mA 信号传输。
在本质安全区也如此。
提供三种不同的物理层选择:
• RS 485:
用于 DP 和 FMS
• IEC 1158-2:
用于 PA
• 光纤:
用于 DP 和 FMS
Beijing Institute of Technology
9
概述
Profibus 现场总线
PROFIBUS-DP 的特点:
代替 PLC/PC 与 I/O 之间昂贵的电线 快速，传输 1 千字节的输入数据和 1千字节的输出数据所需时间<2 ms 强有力的工具，减少组态和维护费用 被所有主要的 PLC 制造商支持 有广泛的产品: PLC, PC, I/O, 驱动器, 阀, 编码器等 允许周期性和非周期性的数据传输 单主和多主网络 每个站的输入和输出数据最多可达 244 字节