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ProfiBus PA-DP总线设备及应用(技术讲解)

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Profibus教程-6.PROFIBUS-PA

Profibus教程-6.PROFIBUS-PA

变送器阀执行器等等通过串行总线系统连接食品饮料工业水污水处理对防爆和非防爆区域过程自动化的低端应用是优选的技术PA 运行在下列防爆区域Zone 0Zone 0 Zone 0420mA市acker现场设备分散I/Os信号循环控制器保护类型[EEx ib],爆炸组: IIC)模板扩展中央模3个耦合器gateway)耦合器链接器为基础周期性数据交换功能传输量值和状态对于设备参数的传输和用工程工具的设备运行使用扩展的非周期性读写功能行规定义有关PA 功能映象协议周期的和非周期的读被测值写过程变量读写参数例压力变送器报警警告极限报警摘要附加特征TAG定义运行识别维护定义数据如温度压力流量等的含义定义一个模拟量含范围工程单位和状态支持简单的单变量和复杂的多变量设备结合化学工业的应用开发的描述简单设备的公共参数对运行阶段的基本功能限定了范围如温度压力液位等的被测量值名称和工程单位类的扩展包括识别委派维护和诊断等更复杂的应用功能这两类的参数关系在行规的一致性陈述中被说明定义操作如变送器定义此设备的特定参数和操作过程变量测量范围的上下限的刻度单位及小数点后的数字个数功能块输出起动时间以秒为单位报警功能的滞后是测量范围的百分之几报警上限若超过则报警和状态位设定为警告上限若超过则警告和状态位设定为警告下限若过低则警告和状态位设定为报警下限若过低则中断和状态位设定为例功能块模拟输入测量范围的刻度好坏关于质量的进一步说明如组态错传感器失效)无限低限高限。

6PROFIBUSPA现场总线技术及产品开发

6PROFIBUSPA现场总线技术及产品开发
◦ 与DP主站有关的规范，如连 接从站的最大数目，上载和 下载能力等。
◦ 与DP从站有关的规范，如输 入输出通道的数据和类型， 用户扩展的参数化数据和诊 断数据等
EDD可以提供一个互操作环境，使DCS系统或者手 操器可以获取现代自动化传感器和执行机构里面的 信息用于：
组态 设备标定 诊断问题 提供显示在用户界面上的数据和报警
EDDL被四大基金会认同
现场总线基金会 HART基金会 Profibus基金会 OPC基金会
PROFIBUS PA 产品开发流程
产品设计 产品开发 几种解决方案
PA执行器基本组件
MAU： Medium Attachment Unit E/P： Electric to Pneumatic Converter M/E： Mechanical to Electric Transducer
➢ 决定总线通信参数，如波特率，站响应延迟等
➢ 主站之间轮流持有令牌，永久存在于应用系统中，对 系统控制器决定作用
2类主站
➢ 主要是系统诊断工具，和总线上的设备进行非循环数 据通信
➢ 和其他主站轮流持有令牌，但不必永久地存在于系统中，仅在 需要时加入系统中
从站 ➢ 主要作为分散的外围I/O设备 ➢ 被动地响应主站的请求数据 ➢ 不持有总线令牌，不主动发送数据
1类主站通过循环通信服务和PA设备进行数据交换 ，实时获取PA设备过程数据。
2类主站通过非循环服务获取PA设备参数信息，从 而实现对PA设备的诊断，校准，线性化等操作。
GSD文件是用于对 PROFIBUS DP设备进行组态 配置的文本文件
大致分为三个部分
◦ 一般规范，包括生产商名称 ，版本信息，支持的波特率 等。
Siemens（）

PROFIBUSDP现场总线通信网络及应用系统

PROFIBUSDP现场总线通信网络及应用系统

现场 设备
图8-32 PROFIBUS的典型应用
5.2 PROFIBUS-DP的通信模型
1. PROFIBUS-DP的物理层 PROFIBUS-DP的物理层支持屏蔽双绞线和光纤电缆两种
传输介质。
（1）DP（RS-485）的物理层 对于屏蔽双绞电缆的基本类型来说，PROFIBUS的物理层
（第1层）实现对称的数据传输，符合EIA RS-485标准 （也称为H2）。一个总线段内的导线是屏蔽双绞电缆，段 的两端各有一个终端器，如图8-33所示。
PROFRIBUS-DP协议的实现有两种方式：一种通过软件实 现，原则上只要微处理器或微控制器配有内部或外部的异 步串行通信接口（UART），PROFIBUS-DP协议在任何微 处理器或微控制器上都可以实现。但是，如果协议的传输 速率超过500kbps时，则应当使用ASIC通信控制器。
采用何种方式，主要取决于现场设备的复杂程度、需要的 性能和功能。
当总线系统运行的传输速率大于1.5Mbps时，由于所连接 站的电容性负载而引起导线反射，因此必须使用附加有轴 向电感的总线连接插头，如图8-36所示。
表8-11 9针D型连接器的针脚分配
引脚号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
信号名称
设计含义
SHIELD 屏蔽或功能地24V
M24
输出电压的地（辅助电源）
PROFIBUS-FMS：它的设计是旨在解决车间一级通用性通
信任务，FMS提供大量的通信服务，用以完成以中等传输 速率进行的循环和非循环的通信任务。
为了满足苛刻的实时要求，PROFIBUS协议具有如下特点：
➢ （1）不支持长信息段>235B（实际最大长度为255B，数 据最大长度244B，典型长度120B）。

PROFIBUS-DP 通讯技术及应用

PROFIBUS-DP 通讯技术及应用
PROFIBUS-DP 通讯技术及应用
ห้องสมุดไป่ตู้
PROFIBUS的概念
• PROFIBUS是过程现场总线(Progress Field Bus)的缩写，是由西门子为首的自动化设 备厂家提出的现场总线标准。目前在多种 自动化的领域中占据主导地位。它由三个 兼容部分组成，即PROFIBUS－DP（ Decentralized Periphery）．PROFIBUS－ PA（Process Automation ）． PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )。
ON/OFF 1 OFF 2 OFF 3 脉冲使能 RFG使能 RFG开始 设定值使能 故障确认 点动向右 点动向左 PLC控制 反向(设定值取反) --电机电位计(MOP) 增大 电机电位计 (MOP) 减小 CDS bit 0
MM420变频器状态字结构
Bit 功能
IB57
IB56
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
PROFIBUS-DP的概念
• 在西门子自动控制系统中， PROFIBUSDP主要使用于SIMATIC-S7/M7/C7控制器 与现场设备（DP从站，可能是远程IO模块 、仪表、编码器、传感器甚至是传动设备 ）进行过程输入、输出数据的传输接口。
PROFIBUS-DP的特点
• 总线特点：全部站点共用两根信号线，差分电压 信号，串行通讯。 • 总线控制方式：主从控制方式，有令牌，周期性 通讯。 • 传输介质：RS－485双绞线．双线电缆或光缆。 • 站点容量：总线上最多站点（主－从设备）数为 126。Profibus的理论地址范围：0~127（127为 广播地址）。最多可用32个主站，总的站数可达 127个（多主）

PROFIBUS总线技术及应用

PROFIBUS总线技术及应用

PROFIBUS总线技术及应用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%。

文中介绍了PROFIBUS现场总线的由来、构成、特性及其应用，对PROFIBUS-DP现场总线技术的协议结构进行了阐述。

关键词：现场总线；PROFIBUS-DP；协议结构1 引言随着控制技术、计算机技术和通信技术的飞速发展, 现场总线技术己经成为工业生产过程的必然趋势。

现场总线有节省硬件数量与投资、节省安装费用、节省维护开销、用户具有高度的系统集成主动权、提高系统的准确性与可靠性等优点。

自上世纪80年代以来, 有几种类型的现场总线技术己经发展成熟, 它们是CAN、LONWORKS、PROFIBUS、WORLDFIP、HART、FF现场基金会总线等。

PROFIBUS 是目前最成功的现场总线之一, 得到了广泛的应用。

它是不依赖于生产厂家的、开放式的现场总线, 各种自动化设备均可通过同样的接口交换信息。

PROFIBUS 现场总线技术是德国国家科学技术部审视了数字技术发展的必然趋势以及德国工业、经济对自控技术的需要，特别在规范化和开放性方面的要求，把它列为德国的国家科技研究项目，从1987年开始集中了SIEMENS等13家公司和5家研究所的力量，按照ISO/OSI参考模型开始研究制订现场总线的德国国家标准[1]。

2PROFIBUS现场总线的技术概况2.1 PROFIBUS现场总线基本原理PROFIBUS由3部分组成：PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification,现场总线报文规范）、PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分散型外围设备）、PROFIBUS-PA（Process Automation，过程自动化）[2, 3]。

PROFIBUS-DP现场总线的结构及应用

PROFIBUS-DP现场总线的结构及应用

PROFIBUS-DP现场总线的结构及应用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。

目前已广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等领域。

Profibus 由3 个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分布I/O 系统）、PROFIBUS-PA（Process Automation，现场总线信息规范）和PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification，过程自动化）。

PROFIBUS-DP 是一种高速、低成本通信，专门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24V DC 或4～20mA 信号传输。

PORFIBUS-PA 专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构连在一根总线上，并有本质安全规范。

PROFIBUS-FMS 用于车间级监控网络，是一个令牌结构的实时多主网络。

1．PROFIBUS 的协议结构PROFIBUS 协议结构是根据ISO7498 国际标准，以OSI 作为参考模型的。

PROFIBUS-DP 定义了第1、2 层和用户接口。

第3到7 层未加描述。

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PROFIBUS-DP 设备的设备行为。

PROFIBUS-FMS 定义了第1、2、7 层，应用层包括现场总线信息规范（FMS）和低层接口（LLI）。

FMS 包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务；LLI 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。

PROFIBUS-PA 的数据传输采用扩展的PROFIBUS-DP 协议。

另外，PA 还描述了现场设备行为的PA 行规。

根据IEC1157-2 标准，PA 的传输技术可确保其本质安全性，而且可通过总线给现场设备供电。

PROFIBUS中PA协议版详细介绍及应用资料讲解

PROFIBUS中PA协议版详细介绍及应用资料讲解
本章内容
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
1. PROFIBUS-PA概述 2. PA的通信协议 3. PA的系统结构 4. PROFIBUS-PA的行规 5. DP-V1报文详解 6. PROFIBUS-PA的现场安装 7. 现场总线本质安全概念（FISCO） 8. FDT/DTM技术及其应用 9. PROFIBUS-PA简单系统应用举例
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6.5 DP-V1报文详解
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
1. 参数设置报文
DU的具体结构 前7个字节同DP-V0。第11字节以后的参数暂时未用。 第8字节
✓ 位2：时基选择位，该位的设置可以使时基最小到1ms，而对DP-V0来说时基 总是10ms。
✓ 位7：该位是最重要的标志位，当它设置为1后，就可建立起MS1通讯通道。 如果在GSD文件中没有定义非周期性数据通讯通道的话，从站会拒绝这样的 参数设置。
2007.2 V2.0
现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yanfen
9
6.4 PA的行规
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
2. PA装置中的块模型
设备管理器：PA设备中还包含一个设备管理器，它用来描述设备的结构和组织；另外 它还包含着数据字典或数据一览表。
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6.4 PA的行规
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
2. PA装置中的块模型
在过程控制设计中，人们常用块来描述某个控制点上的一个测量点或 多个测量点的特性和功能，并且通过这些类型的块的组合来表达一个 自动化应用。

Profibus总线的特点和应用

Profibus总线的特点和应用

Profibus总线的特点和应用Profibus总线协议是基于OSI模型的，文介绍Profibus总线特点、Profibus总线的三个版本及Profibus总线的应用，对大家深化了解现场总线技术很有关心。

Profibus总线是德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线标准。

由Profibus-DP、Profibus-FMS、Profibus-PA组成，Profibus-DP 型用于分散外设简洁高速数据传输，适合于加工自动化领域的应用。

Profibus-FMS为现场信息规范，适用于纺织、楼宇自动化、可编程掌握器、低压开关等。

Profibus-PA用于过程自动化的总线类型：它遵循IEC1158-2标准。

Profibus是唯一全集成H1(过程)和H2(工厂自动化)的现场总线解决方案，是一种国际化的、不依靠于设备制造商的开放式现场总线标准。

它广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化、楼宇自动化以及交通、电力等其他自动化领域。

采纳Profibus标准系统，不同制造商所生产的设备不需对其接口进行特殊调整就可通信，Profibus可用于高速并对时间有苛刻要求的数据传输，也可用于大范围的简单通信场合。

1、Profibus总线特点Profibus作为业界最胜利、应用最广泛的现场总线技术，除具有一般现场总线的一切优点外，还有很多自身的特点，详细表现如下：①最大传输信息长度为255字节，最大数据长度为244字节，典型长度为120字节。

②网络拓扑为线型、树型或总线型，两端带有有源的总线终端电阻。

③传输速率取决于网络拓扑和总线长度，从9.6kbps到12Mbps不等。

④站点数量取决于信号特性，如使用屏蔽双绞线，每段可以接入32个站点(无转发器)，最多可以接入127个站点(带转发器)。

⑤传输介质为屏蔽/非屏蔽式光缆。

⑥当用双绞线时，传输距离最长可达9.6km，用光缆时最大传输长度为90km。

⑦Profibus-DP和Profibus-FMS的传输技术为RS-485方式、Profibus-PA 遵守IEC1158-2传输标准和光缆传输。

PROFIBUS中PA协议版详细介绍及应用资料讲解

PROFIBUS中PA协议版详细介绍及应用资料讲解
统总的电流损耗量而定。
电缆长度 最长可达1900m，在危险区域最长可达1000m。 中继器 最多可扩展至4台，使用中继器可使电缆距离延伸到10km。
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6.2 PA的通信协议
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
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6.4 PA的行规
3. PA行规中的信号链
设备中过程控制变量的处理过程如图所示 信号链的划分分两个子过程
“测量/执行”（校准、线性化、定标换算 ）的功能在变送块中； “预处理测量值/后处理设置”（筛选、限 定值控制、故障安全行为、运行模式选择） 的功能在功能块中。
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
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6.4 PA的行规
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
4. PA设备中的数据 PA中的数据分循环数据和非循环数据 循环数据的交换使用MS0通信； 非循环数据的交换使用MS1（DPM1和从站之间）或MS2（DPM2和从站之间）通信 。
本章内容
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
1. PROFIBUS-PA概述 2. PA的通信协议 3. PA的系统结构 4. PROFIBUS-PA的行规 5. DP-V1报文详解 6. PROFIBUS-PA的现场安装 7. 现场总线本质安全概念（FISCO） 8. FDT/DTM技术及其应用 9. PROFIBUS-PA简单系统应用举例
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现场总线PROFIBUS-DP技术及应用

现场总线PROFIBUS-DP技术及应用

现今较流行的现场总线主要有：
• （1）基金会现场总线（Foundation Fieldbus，FF） • （2）过程现场总线（Process Field Bus， PROFIBUS） • （3）控制器区域网络（Controller Area Network， CAN）

根据国际电工委员会（IEC）的标 准和现场总线基金会的定义，现场总线 是连接智能现场设备和自动化系统的数 字式、双向传输多分支结构的通信网络。

各类型将自己的行规纳入 IEC 61158，且遵循以下两个原则。
• （1）不改变IEC 61158技术报告的内容。 • （2）8种类型都是平等的，类型2～8都对类型1提供 接口，标准并不要求类型2～8之间提供接口。

IEC 62026是供低压开关设备与控 制设备使用的控制器电气接口标准，于 2000年6月通过。
• （5）IEC 62026-5—— 灵巧配电（智能分布式）系统 （Smart Distributed System，SDS）； • （6）IEC 62026-6—— 串行多路控制总线 （Serial Multiplexed Control Bus，SMCB）。

另外IEC SC17B（国际电工委员会 负责低压电器的第17 B标准化技术委员 会）也通过了三种现场总线国际标准， 它们分别为：
图6-4
ISO企业自动化系统模型
图6-5
SIMATIC网络
• （1）AS-I网 • （2）PROFIBUS • （3）工业以太网
6.2 计算机通信的国际标准
在计算机通信网络中，对所有通信 设备或站点来说，它们都要共享网络中 的资源。但是由于接到网上的设备或计 算机可能出自不同的生产厂家，型号也 不尽相同，硬件和软件上的差异给通信 带来障碍。

西门子ProfiBusPA-DP总线设备及应用

西门子ProfiBusPA-DP总线设备及应用

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• 5.AS-i总线
• AS-i 代表着执行器、传感器接口。使用两线为设置与输 入传送数据及电源。线圈输出等需使用附加的两芯电缆供 电。AS-i区别于其它工业总线，使用扁平电缆通讯，将连 接齿嵌入电缆。也可使用传统的IP67/、NEMA6 eurofast 连接件。AS-i系统包括一个主站接口，供电电源，最多31 个子站。整个系统长度不能超过100米，但可以自由分布， 没有分支规则和终端。AS-i适合于不需要昂贵总线的小型 网络。当需要简单的主-从总线连接分散的信息和I/O装置，
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• 3.Foundation Fieldbus • Foundation Fieldbus 针对过程自动化而设计，它
是通过数字、串行、双向的通讯方法来连接现场 装置的。Foundation Fieldbus通讯不是简单的数 字4-20mA信号，而是使用复杂的通讯协议，它可 连接能执行简单的闭环算法（如PID）的现场智 能装置。一个通讯段可配置32个现场装置，通讯 速度为每秒31。25kb,每段最大距离为1900米。
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• 6 智能温度变送器
• 西门子智能温度型号为7NG32130NN00；提供温度变送器PA信号。 SITRANS TH400 温度传送器是一个安装在 B 型接线盒中的小型现场 总线变送器。其功能广泛，能够精确地适应设备的需要。尽管设定选 项很多，但操作却非常简单。由于其采用了通用性的设计，所以能够 应用于各工业领域，并且很容易在全集成自动化应用中集成。 SITRANS TH400 在温度传感器中的安装使他们变成完整的总线测量 点，并且形成紧凑的单个装置。
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8profibus-dp技术及其应用

8profibus-dp技术及其应用
– EIA RS-422A标准规定的电气接口是差分平衡式的，它能在较长的距离内 明显地提高传输速率，例如，1200 m的距离，速率可以达到100 kb/s，而 在12 m等较短的距离内则可提高到10 Mb/s。
RS-485
– 在许多工业环境中，要求用最少的信号连线来完成通信任务。目前广泛应 用的RS-485串行接口总线正是适应这种需要而出现的，它几乎已经在所有 新设计的装置或仪表中出现。RS-485实际上是RS-422A的简化变形，它与 RS-422A的不同之处在于：RS-422A支持全双工通信，RS-485仅支持半双 工通信。RS-485串行口在PLC局域网中应用很普遍，如西门子S7系列PLC 采用的就是RS-485串行口。
了解掌握内容
– – – – 现场总线与计算机通信技术基础知识； 开放系统互连参考模型； PROFIBUS协议基础知识 SFC传送数据记录与参数
作业
– 作业：查找阅读2篇关于工厂自动化通信（profibus）的文章资料，写出约 500字的阅读材料报告
说明
– 2-4学时
2007
Sept 2
School of Control Science and Engineering All rights reserved
D T R 20 DSR 6
20 D T R 6 7 DSR GND
GND 7
GND 7
(a)
(b)
NULL modem 连接：rts，cts硬握手信号
2007 Sept 12 School of Control Science and Engineering All rights reserved
2007
Sept 3
School of Control Science and Engineering All rights reserved

profibusdp与pa区别讲解

profibusdp与pa区别讲解

profibusdp与pa区别讲解profibusdp与pa区别讲解dp/pa:通信速率：一个是高度；一个是低速；dp：设备一级的，高速数据传输；profibusdp和pa的差别在物理层。

它们都能从现场设备存取相同的数据。

profibusdp可以直接整合到simaticplc，但你必须使用耦合器（coupler)才能将profibus pa转换成profibus dp信号。

profibusdp提供最高12mbit/s(mag6000andmass6000只支持1.5mbit/s)的通信速率，但profibuspa只有一个固定的通信速率31,25kbit/s.profibuspa可应用于本安等防爆场合，但profibus dp不能profibus-dp：用于设备级控制系统与分散式i/o的通信。

它的设计旨在用于设备一级的高速数据传送。

profibus-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，并有本质安全规范。

profibusdp和pa在应用方面的区别，大家解释的非常清楚，下面是它们在物理层方面的区别：（1）dp采用rs485电气标准，两根电缆仅传输数据，不能供电；pa采用iec1158-2mbp-is标准，两根电缆除了传输数据外，还可以为仪表供电；（2）传输速率方面，dp可以是9.6k、19.2k、45.45k、93.75k、187.5k、1.5m、3m、6m、12m；pa只能为31.25k；（3）编码方面，dp为nrz,即不归零编码；pa为manchester，即曼彻斯特编码；（4）数据格式方面，dp为基于字符的异步传输方式，每个字符包括11位，即1个起始位、8个数据位、1个停止位和1个奇偶校验位；pa为基于帧的同步传输方式，每次发送一个数据帧；（5）数据校验方面，dp为1bit的奇偶校验；pa为16bit的crc校验；。

第四章 profibus-PA

第四章 profibus-PA
• 两类PROFIBUS-PA行规定义 • PROFIBUS-PA行规
现场总线技术
PROFIBUS-PA行规确保互换性和 互操作性
现场总线技术
两类PROFIBUS-PA行规定义
现场总线技术
PA 设备行规中的信号链
PA 设备行规定义 不同类别过程设备的 所有功能和参数，是 典型的用于从过程传 感器信号直到在控制 系统中与测量值状态 一起被读出的预处理 过程值的信号流。
• 链接器有它自己内在的智能，它把与MBP总线 段连接的所有现场设备映象为RS485总线段中
的单个从站。当使用链接器时，对RS485总线 段中使用的传输速率没有限制，所以使用MBP 连接的现场设备也可以实现快速网络。
现场总线技术
现场总线技术
现场总线技术
PROFIBUS-PA设备行规
• PROFIBUS-PA行规确保互换性和互操 作性
现场总线技术
PROFIBUS－PA的组态
现场总线技术
PROFIBUS－PA的组态
现场总线技术
PROFIBUS－PA的组态
现场总线技术
PROFIBUS－PA的组态
现场总线技术
PROFIBUS－PA的成份
现场总线技术
段耦合器和链接器
• 段耦合器是一个信号转换器，它把RS485信号
调制成MBP信号电平，反之亦然。从总线协议 的观点看这些是透明的。
• 确定最大总线长度的原则，要充分计算所连接的现场 设备的功率需求、指定供电装置以及所选电缆类型的 总线长度。所需电流（=∑功率需求）包括连接在各个 总线段中现场设备的基本电流之和以及为每个总线段 预留的9 mA，此预留的电流是用于FDE(Fault Disconnection Equipment)的运行电流。FDE 预防有故障的设备长久地中 断总线。

第八章 PROFIBUS-PA及DP-V1

第八章 PROFIBUS-PA及DP-V1

第八章PROFIBUS-PA及DP-V18.1 PROFIBUS-PA概述8.1.1 PA概述我们知道工业控制领域的控制对象千差万别，这样对控制系统的具体要求也不一样，每种现场总线都有它最适用的控制场合，这也就是今天许多现场总线并存的一个重要原因。

PROFIBUS-DP在世界范围的现场总线应用中占有重要的地位，它主要应用于制造业领域（开关量为主）。

过程控制是工业自动控制中的最主要的分支之一。

在石油化工行业里，过程控制占主导地位。

为了适应市场需要，PI在公布DP的标准后不久，又推出了PA标准。

PROFIBUS-PA在2000年底和PROFINET一起被补充到了IEC61158中。

PROFIBUS-PA专为过程控制应用程序而设计，通俗地理解就是它取代了过程控制中传统的4~20mA标准信号。

它是PROFIBUS-DP的延伸和扩展，所以PA的通信协议也称为DP-V1，它和DP-V0可以同时存在于一个系统中。

过程控制的主要特点是以模拟量控制为主，各种控制参数、报警参数较多，系统对安全性要求较高。

在PA中，从它的通信模型、通信协议和行规里都体现出了适合于过程控制要求的特点。

各种变送器、阀和执行器等都可以做成符合PA要求的从站，连接到PA网络中。

在PROFIBUS-PA中，采用现场设备工具/设备类型管理器（FDT/DTM）技术后，可以使高水平的工厂资源管理和优化得以实现。

另外，在PROFIBUS-PA中使用了总线供电方式，引入了现场总线本质安全概念（FISCO），使其可以方便地应用于存在爆炸危险的场合。

PROFIBUS-PA完全符合要求最严格的化学工业过程控制的需要，同时也在污水处理、石化、电力等所有过程控制的行业得到了广泛的应用。

自从PA出现后，它的设备安装总数每年都在以翻番甚至更快的速度增长。

8.1.2 PA的技术特点PROFIBUS-PA之所以在过程控制中得到了广泛的应用，是由它独特的技术来保证的。

其主要技术特点是：1）PA使用DP-V1通信协议进行通信。

PROFIBUS中PA协议版详细介绍及应用

PROFIBUS中PA协议版详细介绍及应用

03
Profibus PA协议的实际应 用案例
工业自动化控制系统的应用
总结词
Profibus PA协议在工业自动化控制系统中发挥了重要作用，实现了设备间的 快速、可靠的数据传输和控制。
详细描述
Profibus PA协议广泛应用于工业自动化控制系统中，如生产线上的传感器、执 行器、控制器等设备之间的通信。通过Profibus PA协议，设备可以快速、准确 地传输控制信号和实时数据，提高了生产效率。
Profibus PA协议的未来发展方向和机遇
拓展应用领域
Profibus PA协议可以进一步拓展 应用领域，例如智能制造、智慧 城市等领域，为更多的行业和企 业提供技术支持和服务。
跨界融合发展
Profibus PA协议可以与物联网、 云计算、大数据等新技术进行跨 界融合发展，形成更加智能、高 效、安全的工业自动化解决方案。
总结词
Profibus PA协议是一种用于过程自动化的通信协议，具有高可靠性和实时性。
详细描述
Profibus PA协议是一种专门为过程自动化设计的通信协议，它基于开放式系统互联（OSI）模型，支持分布式控 制和实时数据传输。该协议具有高可靠性和实时性，能够满足工业自动化领域对数据传输的严格要求。
Profibus PA协议的应用范围和优势
可靠性和稳定性
Profibus PA协议经过多年的实践验证，具有高度的可靠 性和稳定性，能够保证工业现场设备的正常运行和生产过 程的稳定性。

开放性和互操作性
Profibus PA协议遵循国际标准，具有良好的开放性和互 操作性，支持多种不同的设备厂商和型号，方便用户进行 设备选型和系统集成。
易于扩展和维护
Profibus PA协议面临的挑战和解决方案

PROFIBUS总线简介应用

PROFIBUS总线简介应用

PROFIBUS 总线简介及应用PROFIBUS 是一个用在自动化技术的现场总线标准，常用于PLC 与现场设备的数据通信和控制。

目前的PROFIBUS 可分为二种，分别是大多数人使用的PROFIBUS DP 和用在过程控制的PROFIBUS PA。

通信速率在9.6kb/s~12Mb/s。

MB：130.722.080.83PROFIBUS PA（过程自动化，Process Automation）应用在过程自动化系统中，由过程控制系统监控量测设备控制，是本质安全的通信协议，可适用于防爆区域（工业防爆危险区分类中的Ex-zone 0 及Ex-zone 1）。

PROFIBUS DP（分布式周边，Decentralized Peripherals）用在工厂自动化的应用中，可以由中央控制器控制许多的传感器及执行器，也可以利用标准或选用的诊断机能得知各模块的状态。

Profibus DP 是工业现场比较常用的总线形式。

Profibus DP 物理接口一般采用RS485形式，通信线缆包括RS485 的A 和B 两根数据线和一个屏蔽线。

因为Profibus DP 的通信速率较高(最高达12Mb/s),所以现场安装中一定要注意加入阻抗匹配，线缆尽量使用带有屏蔽的线缆。

DP 接头如下，红色的拨片就是匹配阻抗的开关，打到ON 及加入匹配电阻。

需要注意的是同一条Profibus 总线上，只能有两个DP 头打开阻抗匹配。

Profibus 由于其较快的通信速度和较强的故障诊断能力，在工业现场中的到非常广泛的应用。

然而在实际应用过程中，Profibus 总线总会出现一些不理想的情况。

如：1）PLC 控制器和其他需要通信的设备相距比较远，profibus 布线会比较长。

较长的电缆布线会使Profibus 信号不稳定，经常出现数据错误，丢包，设备掉线等情况，使整个系统运行很不稳定。

2）一些电磁干扰特别强的现场，采用电缆布线后也会出现Profibus 通信不稳定的情况。

工业控制网络PROFIBUS-DP总线及应用

工业控制网络PROFIBUS-DP总线及应用
讯过程。
8.叙述S7-300/400的常见组网方式。
3. CPU的操作模式 （1）CPU的模式选择
1）RUN（运行）位置：CPU执行用户程序， 可以通过编程软件读出用户程序，但不能修 改用户程序。
2）STOP（停止）位置：不执行用户程序， 通过编程软件可读出和修改用户程序。
3）MRES（清除存储器）位置：MRES位置 不能保持，将开关扳到这个位置松手后开关 将自动返回STOP位置。
（1）PROFIBUS-DP
➢ PROFIBUS-DP使用了第1层、第2层和用户接口层。第3到 第7层未使用，这种精简的结构确保了高速数据传输。
（2）PROFIBUS-PA
➢ PROFIBUS-PA使用扩展的PROFIBUS-DP协议进行数据传 输，同样采用Token-Passing的主从分时轮训协议。
6．STEP 7的程序块
七、 S7-300/400常用的组网方式 1.DP方式 ➢ 通过CPU集成DP口（或通过DP主站模块
如CP342-5）与远程I/O之间的通信 ➢ S7-300与S7-200的DP通讯 ➢ S7-300之间的主从通讯 ➢ 支持DP 协议的第三方从站设备通信 ➢ 系统功能SFC14、SFC15的PROFIBUS通
思考题
1.简述PROFIBUS 的协议结构及DP工作原理。 2.什么是MS0，MS1，MS2通讯？ 3.MS0通讯的工作过程？ 4.PROFIBUS_DP 的基本功能？ 5.DP V1和DP V2有哪些补充？ 6.DP报文有哪些种类？ 7.请介绍PROFIdrive行规的应用领域，及PPO通
视目的，具体为各站点的数据读取、系统组态、监视、故障 诊断等。一般同一总线上只有一个2类DP主站。 （3）DP从站：是进行输入和输出信息采集和发送的外围设 备，是带二进制值或模拟量输入输出的I/O设备、驱动器、 阀门等。

ProfiBus-DP总线设备及应用

ProfiBus-DP总线设备及应用

HollySys 控制网CNET ProfiBus-DP 设备及应用1 前言现场总线（Fieldbus）是应用在现场、在智能化测量控制设备之间实现双向串行多接点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。

ProfiBus 是比较有影响的现场总线技术之一，它符合欧洲标准EN50170。

ProfiBus 根据应用特点分为ProfiBus-DP、ProfiBus-FMS、ProfiBus-PA 三种协议。

ProfiBus-DP 是经过优化的高速通信连接，专为自动控制系统和设备级分散I/O 之间通信设计。

使用P rofiBus-DP 模块可以取代价格昂贵的24V 和0～20mA 并行信号线，用于分布式控制系统的高速数据传输。

2 ProfiBus-DP 简介2. 1 ProfiBus 的基本特性ProfiBus 可使分散式数字化控制器从现场底层到车间级网络化，该系统分为主站和从站。

主站决定总线的数据通讯，当主站得到总线控制权，没有外界请求也可以主动发送信息。

从站没有总线控制权，仅对接收到的信息给予确认或当主站发出请求时向它发送信息。

ProfiBus 提供了三种类型的传输技术：DP 和FMS 的RS485 传输；PA 的IEC1158-2 传输；光纤。

RS485 是ProfiBus 最常用的一种，采用屏蔽双绞线，共用一根导线对。

RS485 为总线结构，最大总线负载32 个单位负载（UL），传输速度可选用9.6Kbps～12Mbps ，一旦设备投运，每条链路上的全部设备需设定为同一传输速率。

传输速度取决于电缆长度。

2. 2 ProfiBus-DP 的基本功能中央控制器周期地读取从设备的输入信息并周期地向从设备发送信息。

ProfiBus-DP 的基本功能如下：传输技术·RS-485 双绞线电缆或光缆·波特率9.6Kbps～12Mbps总线存取HollySys 1Profibus-DP总线设备及应用·各主站间令牌传送，主站与从站间数据传送·支持单主和多主系统·主-从设备，总线上最多站点数126通信·点对点（用户数据发送）或广播（控制指令）·循环主-从用户数据传送和非循环主-主数据传送3 ProfiBus-DP 总线在MACS TM 系统中的应用MACS TM 是和利时公司集多年的开发、工程经验设计的大型综合控制系统。

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• 一，具有较高的性能价格比。系统综合成本及时性安装费用减少40%。 导线、连接附件的大幅度的减少。由原来的几百根，甚至几千根控制 电缆减少到一根总线电缆，从而也使接线端子、电缆桥架等附件大幅 度的减少。 设计、安装、调试、维护的费用大幅度地减少，维护和改 造的停工时间减少60%。原来繁琐的原理图、布线图设计变得简单易 行；标准接插件快速、简便的安装，使人力、物力大量的减少；强大 的故障诊断能力，使系统的调试和维护变得轻松和愉快。
PROFIBUS是世界范围的标准，取得了很大的成功：至 少1，000，000套设备投入运行，超过600家成员公司，超 过1100种PROFIBUS产品。
• 2.DeviceNet总线 • DeviceNet（设备网）是一种低价位的总线，它可连接自动
化生产系统中广泛的工业设备。在制造业领域，设备网遍 及全球，尤其是北美和日本。最初是由AB公司设计，现在 已经民展成为一种开放式的现场总线的协议，其管理组织 ODVA由全球多家公司组成，提供设备网的产品，支持设 备网规范的进一步开发。DeviceNet能够降低设备的安装费 用和时间。控制系统中的接近开关、光电开关和阀门等到 可通过电缆、插件、站等产品进行宽距离通讯。相对于 PROFIBUS-DP，DeviceNet具有更强大的通讯功能，支持除 了主-从方式之外的，多种通讯方式，可以更灵活地应用 于控制系统中。
• 5.AS-i总线
• AS-i 代表着执行器、传感器接口。使用两线为设置与输入 传送数据及电源。线圈输出等需使用附加的两芯电缆供电。 AS-i区别于其它工业总线，使用扁平电缆通讯，将连接齿 嵌入电缆。也可使用传统的IP67/、NEMA6 eurofast 连接件。 AS-i系统包括一个主站接口，供电电源，最多31个子站。 整个系统长度不能超过100米，但可以自由分布，没有分 支规则和终端。AS-i适合于不需要昂贵总线的小型网络。 当需要简单的主-从总线连接分散的信息和I/O装置，并且
• 3.Foundation Fieldbus • Foundation Fieldbus 针对过程自动化而设计，它是
通过数字、串行、双向的通讯方法来连接现场装 置的。Foundation Fieldbus通讯不是简单的数字420mA信号，而是使用复杂的通讯协议，它可连接 能执行简单的闭环算法（如PID）的现场智能装置。 一个通讯段可配置32个现场装置，通讯速度为每 秒31。25kb,每段最大距离为1900米。
培训资料
• 名称： ProfiBus PA-DP总线设备及应用（技术讲解） • 所属班组：XXXX • 汇报人识
• 1.1、现场总线控制系统简介 • 现场总线控制系统是从八十年代中期发展起来的。经历了十几年的时
间，现场总线控制技术已经被广泛应用于汽车、造纸、纺织、烟草、 机械、石油化工、电力、楼宇自控等各个控制领域。现场总线控制技 术由于其巨大的技术优势，被认为是工业控制发展的必然趋势，将逐 步取代传统的PLC点对点接线的控制方法。 • 现场总线是一种串行的数字数据通讯链路，它沟通了生产过程领域的 基本控制设备（即现场级设备）之间以及更高层次自动控制领域的自 动化控制设备（即车间级设备）之间的联系。 与传统的PLC点对点的 控制方法相比，现场总线控制系统具有无可比拟的优势。其特点包括：
• 二 ，系统性能大幅度的提高，使控制系统的档次跨越了一个台阶
• 可靠的数据传输，快速的数据响应，强大的抗干扰能力。许多总线在 通讯介质、信息检验、信息纠错、重复地址检测等方面都有严格的规 定，从而确保总线通讯快速、完全可靠的进行。 自动诊断、显示故障 位置。诊断包括总线节点的通讯故障、电源故障，以及现场装置和连 接件的断路、短路故障，从而迅速地发现系统的各种故障位置和状态。 采用数字信号通讯，有效提高系统的测量和控制精度。各种开关量、 模拟量信号就近转变为数字信号，避免了信号的衰减和变形。许多总 线节点具有IP67的防护等级，具有防水、防尘、抗振动的特性。可以 直接安装于工业设备上，大量减少了现场接线箱，使系统美观而实用。 本质安全型总线。更加适合直接安装于石油、化工等危险防爆场所， 减少系统发生危险的可能性。
• 1.PROFIBUS总线。
PROFIBUS是在1987年，由德国科技部集中了13家公司和5 家科研机构的力量，按照ISO/OSI参照模型制订的现场总线 的德国国家标准。
最近，在欧洲通过投票，成为欧洲的标准EN50170。主 要由拥有400多个公司成员的PROFIBUS用户组织（PNO） 进行管理。PROFIBUS由三部分组成，即PROFIBUS-FMS， PROFIBUS-DP是制造业自动化主要应用的协议内容，是满 足用户快速通讯的最佳方案，每秒可传输12兆位。扫描 1000个I/O点的时间少于1ms。
• 4.Sensoplex 2
• Sensoplex 2 是TURCK设计应用于重工业自动化领域的网络 ， Sensoplex 2 是采用先进的频率偏移技术进行通讯的，对于 易引起通讯故障的强电磁场有较强的抗干扰能力，优于其 它 现场总线。已广泛应用于世界上主要的汽车制造厂。它 通过一根电缆通讯及供电，其固定的传输速度为188K，使 用中继器的最大传输距离为400米，可接入512个I/O点， 通过主站可连接多种PLC和现场总线，如PROFIBUS和 DeviceNet，Modbus Plus,Siemens S5/S7,Modicon,GEC,AB PLC等。
1.2现场总线控制系统及应用
• 现场总线在发展的最初，各个公司都提出自己的现场总线 的协议，如AB公司的DeviceNet,TURCK公司的 Sensoplex,Honeywell公司的SDS，Phoenix公司InterBus-S， 以及Seriplex,ASI等。经过十几年的发展，现场总线的协议 逐渐趋于统一，针对制造业自动化，DeviceNet在北美和日 本用的比较普遍，PROFIBUS-DP在欧洲用的比较普遍。针 对过程自动化，PROFIBUS-PA和Foundation Fieldbus占据大 部分市场。其他的总线协议如ASI、InterBus-S、Sensoplex 在某些特殊的领域也有一些市场，下面分别介绍各种总线 的一些特点。