现场总线PPT

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
Profibus 现场总线
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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
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
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
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概述
Profibus 现场总线
PROFIBUS 协议符合 ISO/OSI 的开放系统参考模型
FMS
DP
PA
用户层
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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
在本质安全区也如此。

且作为合作伙伴向他们提供先进的技术，产品和系统以及 快捷可靠的服务与支持。
通过以下介绍，您会更多的了解我们的公司性质，产品
和服务，以及公司在全球的发展。您能了解罗克韦尔公司 的品牌，公司所从事的事业，以及将来公司如何与您并肩 努力来满足您在业务上的需要。公司期待着加强公司在全 世界的伙伴关系。在罗克韦尔，公司为实现客户的成功而 奋斗。您成功，我们也成功。
条形码识别器
少
I/O
Operator Interface
HMI
Smart Speed Photoelectric Controller
Sensor
：输入设备 智能速度控制器
图图 3 罗3 克罗克韦韦尔尔推推出出的的现场现总场线控总制线系统 控体制系系结构统Fra bibliotek：执行器
ppt课件
6
1.2.2 现场总线控制系统的体系结构
一些具有专家辅助推断分析与决策能力的数字式 智能化仪表产品，其本身具备了诸如自动量程转 换、自动调零、自校正、自诊断等功能，还能提 供故障诊断、历史信息报告、状态报告、趋势图 等功能。另外，从实际应用的角度，控制界也不 断在控制精度、可操作性、可维护性、可移植性 等方面提出新需求。由此，导致了现场总线的产 生。
30
2．每种总线各有其应用领域
每种总线都力图拓展其应用领域，以扩张其势力 范围。在一定应用领域中已取得良好业绩的总线， 往往会进一步根据需要向其他领域发展。如 PROFIBUS在DP的基础上又开发出PA，以适用 于流程工业。
3．每种总线各有其国际组织
大多数总线都成立了相应的国际组织，力图在制 造商和用户中创造影响，以取得更多方面的支持， 同时也想显示出其技术是开放的。
IEC 61158（FF的H1） ControlNet（美国Rockwell公司支持） PROFIBUS（德国Siemens公司支持） P-Net（丹麦Process Data公司支持） FF HSE（即原FF的H2，Fisher-Rosemount公司支持） SwiftNet（美国波音公司支持） WorldFIP（法国Alstom公司支持） INTERBUS（德国Phoenix Contact公司支持）

在数据链路层上所生成的协议控制信息就是为完成对 总线上的各类整理链pp路t 传输活动进行控制而设置的。31
数据链路协议数据单元 DL-PDU
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DL-PDU 提供数据链路的协议控制信息。
帧
协议控制信息由三部分组成:
整理ppt
32
33
DLPDU的种类和帧控制信息格式（部分）
DLPDU类型 建立连接1 断开连接1 强制数据1 数据帧1 状态响应 传递令牌 空闲帧
整理ppt
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FF 现场总线类型
27
/H2
整理ppt
27
28
低速现场总线H1
传输速率 31.25Kbps 31.25Kbps 31.25Kbps
信号类型 拓朴结构
通信距离
电压 总线/菊花 链/树型
1900m
电压 总线/菊花 链/树型
1900m
电压 总线/菊花 链/树型
1900m
高速现场总线H2
1Mbps 1Mbps 1Mbps
总 线
功能块与转换器块
接口以访问过程控制
转换器块完整定义了有关设备传感器或执行器的 信息；与FF现场总线
信息。它是物理世界和信息世界的连接。转换器 块与模拟输入或输出功能块通信。AI和AO 模块 与外部通信。这种模块负责信息和特定的功能， 例如一个特定物理属性的测量，如压力或温度，
高速通信，使信息能 被其它设备所用。 10个标准功能块，19
电流 总线
电压 总线总线
电压 总线
750m
750m
750m
分支长度 供电方式
本质安全
120m 非总线供
电
不支持
120m 总线供电
不支持

篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
现场总线控制系统
现场总线应用实例
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
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显式报文方法： msg_out.data[0] …… msg_out.data[20] ……
msg_send()
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
RS-232 MODEM
PC监控机 公共电话 网
MODEM
RS-232 路由器1
. . .
FCS网络
...
智能仪表n …
FCS网络 ...
MODEM
RS-232 路由器k
智能仪表m …
智能仪表1 …
智能仪表1 …
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
1.系统结构
可连接到信息网 网关
2.系统各部分功能

这方面的知识,冬冬会不会食物中毒？
满足工业现场应用的性能要求。与OSI参考模型 2、中毒还有化学性的食物中毒。如：吃了沾有残留的农药的蔬菜就会引起中毒。
彬彬有礼地介绍
33.根与据客学户生建回立的答互，信列关相出系以应下几层点： 次相比，现场总线标准的物理层、数据
师：这就是要链求同学路们一层日三与餐要定其时定有量。相同的含义。从总线访问子层看，
分层的，但层次之间的调用关系不一定象OSI那样
严格，层次也可简化，以提高协议的工作效率；
既要遵循OSI模型体系结构原则，又要考虑FCS的
特点，满足FCS的特殊要求；在现场总线参数模型
中，既遵循开放系统集成的原则，又充分体现FCS
的特点和特殊要求。
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1
应用层
2
表达层
3
会话层
4
传输层
5
网络层
6 数据链路层
➢ 70年代末，随着大规模集成电路的出现，微处 理器技术得到很大发展。微处理器功能强、体积 小、可靠性高、通过适当的接口电路用于控制系 统，控制效果得到提高，但是尽管如此，还是属 于集中式控制系统。
2
➢ 20世纪80年代初期，计算机和（Direct Digital Control，DDC）技术。随后在计算机网 络技术的带动下，产生了各种以DDC技术为基础的 集散控制系统（Distributed Control System， DCS）。
4
现场总线技术的优点
➢ 现场总线具有的数字化、开放性、分散性、 互操作性和互换性及对现场设备环境的适应 性等特点决定和派生了其一系列优点：
1.节省硬件数量与投资 2.节省安装费用 3.节省维护开销
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4．系统具有优异的远程监控功能和强大的 （远程）故障诊断功能

1959年第一个可编 逻辑控制器PLC
用电子和IT技术实 1870年第一条生产线 制造流程的进一步 美国辛辛那提屠宰场 自动化
第三次工业革命
第二次工业革命
1784年第一台纺织机
随着基于劳动分工 的、电力驱动的大 规模生产的出现
第一次工业革命
随着蒸汽驱动的机 械制造设备的出现 20世纪初 20世纪70年代
现 场 总 线 与 无 线 通 信 的 融 合
1.4
现 场 总 线 的 无 线 接 入 方 法
现场总线的无线接入方法
按在不同层上实现接入可以将接入方案分为三大类：
用户层接入
数据链路层接入
二. 工业4.0到来
2.1
工 业 4. 0
工 业 4. 0 发 展 历 程
工业1.0:机器制造，机械化生产； 工业2.0:流水线，批量生产，标准化； 工业3.0:高度自动化，无人/少人化生产； 工业4.0:网络化生产，虚实融合。
2.2
工 业 4. 0
工 业 4. 0 简 介
工业4.0的概念
通过互联网等通信网络将工厂与工厂内外的事物和服务增强型控制的基本模式转变，目标是建立一 和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的 会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正 分工将被重组。
现 场 总 线 与 无 线 通 信 的 融 合
1.2
使用无线连接设备的便利已经导致了在消费电子（商业） 领域中无线技术被空前成功的应用。在此基础上基于无线 技术的应用开始出现在各个领域。在现场总线中的优势更 是多方面的。
发展优势 二 者 融 合 的 发 展 优 势
第一，在工业环境中往往需要大量的布线，采用无线技术不仅会 减少，而且会使设备的调整规划和重新配置更加的容易。 第二，无线技术的引入对于解决在有化学腐蚀、震动和移动部件 的潜在损伤等问题显得更加有效。 第三，考虑到工厂设备中适应性和灵活性，固定系统可以通过无 统或移动机器人连接通信。 第四，对在工厂设备进行临时访问任务（如诊断或程序设计等） （如使用无线手持设备）。

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

• （2）数据链路层 用于按HART通信协议规则建立HART信息格式。 信息构成 数据字节结构
• （3）应用层 • 使HART指令付诸实现，即把通信状态转换成
相应的信息。按照它规定的命令方式工作：
通用命令：所有设备理解、执行的命令;
一般行为命令：其功能可以在许多现场设 备 (尽管不是全部)中实现，这类命令包括 最常用的现场设备的功能库;
• 一个独立组织，管理DeviceNet技术规范， 促进DeviceNet在全球的推广与应用。
• ODVA实行会员制：供货商会员 (Vendor Member)和分销商会员 (Distributor Member)。
• 3. DeviceNet进入中国
• DeviceNet价格低、效率高，特别适用于制 造业、工业控制、电力系统等行业的自动化， 适合于制造系统的信息化。
10.1 DeviceNet总线
• 在现代的控制系统中，不仅要求现场设备完 成本地的控制、监视、诊断等任务，还要能 通过网络与其他控制设备及PLC进行对等通信， 因此现场设备多设计成内置智能式。
• 美国Rockwell Automation公司于1994年推出 了DeviceNet网络，实现低成本高性能的工业 设备的网络互连。
• 2）DeviceNet使用的通信模式是:生产者/ 客户(Producer/Consumer)。
• 该模式允许网络上的所有节点同时存取同一 源数据，网络通信效率更高;采用多信道广 播信息发送方式，各个客户可在同一时间接 收到生产者所发送的数据，网络利用率更高。
• “生产者/客户”模式与传统的“源/目的” 通信模式比较
3.INTERBUS用户组织 INTERBUS CLUB
• INTERBUS CLUB 负 责 向 设 备 生 产 厂 家 提 供 INTERBUS的接口方案和接口芯片，向其成员提 供信息，帮助解决技术问题及为特定的应用找 寻合适的lNTERBUS产品。