西门子现场总线培训

• 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。 • 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。
第一章现场总线控制系统的组成与认识
• 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：
• 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。 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。
• 7.Seriplex总线 • Seriplex总线是比较早的开放式总线，它使用五线， 一根数据线，一根时钟线，一根屏蔽线，两根电 源线。输出一般使用辅助电源供电。使用操作模 式一，系统可以作为没有主站的高速长距离点对 点网络。输出节点映射输入节点，并可简单的编 程。
第二章、PROFIBUS现场总线系统
• 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。
• 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。它既适用 于离散生产过程，如机械装备制造过程，也适用于连续生 产过程，如石油化工过程等等。截至2006年初， PROFIBUS全球的安装节点已经超过1500万个。Profibus 包括了兼容的三个部分：Profibus-DP、FMS、PA。DP用 于分散设备间高速数据传输，适用于加工自动化领域。 • FMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关 等。PA用于过程自动化的总线类型，服从IEC1158-2标准。 下图是PROFIBUS典型的结构形式
• 8 变频器用PROFIBUS 模板 • 为了连接成PROFIBUS 系统，必须采用PROFIBUS 模板。 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ一模板安装在变频器的正面，通过RS485 串行接口与 变频器进行通讯。在PROFIBUS 模板的底板上装有一个9 针的“D 型”插头/座（这是PROFIBUS 标准的要求）。 • PROFIBUS 系统以类似于USS 的方式对变频器进行控制 和监测。PROFIBUS 协议较之USS 协议 • 更为复杂，但采用专用软件进行的控制程序开发也最好。
• 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。
• 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。
2.1、主要设备及功能
• 我们常见的总线控制系统主要设备（器件）及功能如下： 1 ET200s分布式I/O
• 西门子ET200S:将常规信号转换成总线信号，并可做为DP从站进行使 用；每套 1个电源模块, ,1个CPU接口模块,1个2线制电流输入模块,1 个2线制电压输出模块。
• 2 S7-200PLC-DP通讯模块 • 西门子EM277；通过EM277PROFIBUS-DP扩展从站模块可以将S7200CPU接到PROFIBUS-DP网络。 • EM277经过IO串行总线连接到S7-200CPU。PROFIBUS网络通过其 DP通信端口连接到EM277模块，这个端口可以运行9600bps和 12Mbps之间的任何PROFIBUS波特率。作为从站，EM277接受从主 站来的多种不同的配置,并向主站发送不同数量的数据，EM277能读 写S7-200CPU中定义的数据块，能与主站交换任何类型的数据，
• 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。
• 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， 并且数据不是 很重要时，AS-i是最经济的方案。
• 7 智能气动调节阀门定位器 • 西门子智能气动阀门定位器SIPART PS2，型号为 6DR5510-0NG11-0AA1.西门子智能气动阀门定位器用于 控制气动直行程或角行程执行机构这类终端控制元件。电 气定位器驱动终端执行机构至与设定点相应的阀位。附加 的输入功能可用于锁定阀位或驱动阀门到安全位置，为实 现此功能一个数字输入通道已作为标准配置集成到了产品 中。
• 5 智能压力变送器 • 西门子智能压力变送器，型号为7MF40341BA003BB；提供压力变送 器PA信号。变送器具有符合 IEC 61158-2 和 EN 50170 的总线连接 具有防爆本质安全的变送器设计，可安装在具有爆炸危险的场合确认 性证书符合欧洲准则（CENELEC） • 数据传输和辅助电源（9 到 32 V）通过总线连接到一起总线连接独立 于极性和发生错误时的固定总线电流界限接点间隔（测试电压 500 V AC）本质安全和防火版本，用于爆炸保护场合（Ex 场合）可通过 PROFIBUS-PA （概要版本 3.0，B 类）通信，变送器可以使用三个 按钮在本地进行参数化，或从外部通过 SIMATIC PDM 进行。
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。