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Profibus现场总线及使用实例

摘要:Profibus现场总线技术已被列为IEC61158国际标准,是世界上应用最广泛的现场总线技术,由Profibus-FMS、Profibus-PA和Profibus-DP等3部分组成。

  Profibus有全球最多的供货厂商数, Profibus在国内现已得到了很好的开展,现在在国内市 场占有率也是最高的。

1. Profibus的概述

  Profibus现场总线技能已被列为IEC61158国际标准,是世界上运用最广泛的现场总线技 术,由Profibus-FMS、Profibus-P A和Profibus-DP等3部分组成。其间Profibus-DP是一种高速(数据传输速率9. 6kb/s~ 12Mb/s)、经济的设备级网络,首要用于现场操控器与涣散110之间的通讯,可满意交直流调速体系快速呼应的时刻要求; Profibus-PA用于进程操控,用IECII58-2标准,传输速率为31. 25kb/s,供给实质安全特性,适用于安全性要求较高以及由总线供电的场合; Profibus- FM S首要处理车间级通讯问题,完结中等传输速率的循环或非循环数据交换使命。DP、PA以及FMS的完美结合使得Profibus现场总线在结构和性能上优胜于其他现场总线。

2. Profibus-DP参阅模型

  Profibus协议结构是依据lS07498国际标准,以开放式体系互联网络作为参阅模型的。

  Profibus-DP界说了榜首、二层和用户接口。第三到七层未加描绘。用户接口规则了用户及 体系以及不同设备可调用的运用功用,并具体说明晰各种不同Profibus- DP设备的设备行为。

  Profibus-DP物理层与ISO/OSI参阅模型的榜首层相同,选用EIA-RS485协议,依据数据传 输速率的不同,可选用双绞线和光纤两种传输媒体。

  Profibus-DP数据链路层协议媒体拜访操控(MAL)部分选用受控拜访的令牌总线(Token B山)和主从方法。其间令牌总线与局域网lEE四024协议共同,令牌在总线上的各主站间传 递,持有令牌的主站取得总线操控权,该主站按照联系表与从站或与其他主站进行通讯。主从方法的数据链路协议与局域网标准不同,它契合HDLC中的非平衡正常呼应形式(NRM)。该形式的作业特点是:总线上一个主站操控着多个从站,主站与每一个从站树立-条逻辑链路;主站宣布指令,从站给出呼应;从站可以接连发送多个帧,直到无信息发送、到达发送数量或被主站中止停止。数据链路中帧的传输进程分为3个阶段:数据链路树立、帧传输和链路开释。

  Profibus-FMS界说了榜首、二、七层,运用层包含现场总线信息标准和低层接口。Profi bus-FMS包含了运用协议并向用户供给了可广泛选用的强有力的通讯服务。和谐不同的通讯关 系并供给不依赖设备的第二层拜访接口。

  Profibus- P A的数据传输选用扩展的Profibus-DP协议。别的, Profibus-PA还描绘了现场设 备行为的PA行规。依据IEC1158-2标准, Profibus-PA的传输技能可保证其安全性,并且可通过总线给现场设备供电。运用衔接器可在Profibus-DP上扩展PA网络。

3. Profibus网络结构

  一个典型的工厂自动化体系应该是三级网络结构。根据现场总线Profibus-DPIPA操控体系坐落工厂自动化体系中的底层,即现场级与车间级。现场总线Profibus是面向现场级与车间级的数字化通讯网络

  现场设备层:首要功用是衔接现场设备,如涣散式I/O、传感器、驱动器、履行机构、开关设备等,完结现场设备操控及设备间连锁操控。主站(PLC、PC机或其他操控器)担任总线通讯办理及一切从站的通讯。总线上一切设备出产工艺操控程序存储在主站中,并由主站履行。

  车间监控层:车间级监控用来完结车间主出产设备之间的衔接,如一个车间3条出产线主操控器之间的衔接,完结车间级设备监控。车间级监控包含出产设备状况在线监控、设备毛病报警及保护等。一般,还具有比如出产核算、出产调度等车间级出产办理功用。车间级监控一般要建立车间监控室,有操作员作业站及打印设备。车间级监控网络可选用Profibus-FMS,它是一个多主网,这一级数据传输速率不是最重要的,而是要可以传送大容量信息。

  工厂办理层:车间操作员作业站可通过集线器与车间工作办理网衔接,将车间出产数据送到车间办理层。车间办理网作为工厂主网的一个子网。子网同过交换机、网桥或路由等衔接到厂区骨干网,将车间数据集成到工厂办理层。

4. Profibus在水电站廊道排水体系的运用

  用根据Profibus现场总线的分布式网络结构,选用单主站/多从站方法,包含现场单元、集控单元和现场总线通讯3个部分。现场操控单元完结现场信息的收集,独立操控各个集水井的排水操作。集控站对涣散的排水体系进行办理,并能长途操控排水泵的启停。高速的现场通讯网络完结涣散于现场的现场单元与坐落中控室的集控站之间的数据传输。体系具有易扩展性和较高的可靠性。

  现场操控单元选用3台Siemens S7-315-2DP PLC以操控履行机构的启停、开关等,充分发挥PLC的逻辑输入/输出功用; 2台工业操控核算机,内插数据收集和模仿输出模块,用以收集仿真目标的环境场特征值,给变频器供给模仿信号等,以发挥数字核算机模仿信号处理的才能,装备为Pentium III 850MHz、128MBRAM、40GB硬盘以及带32MBRAM的显现适配器。在2台服务器以及2台工业操控核算机内别离配有一块用以衔接ProfibusS7网络的适配卡CP5613,在PLC中一起配有一块CP542-5卡, CP5613是一块具有Profibus现场总线协议的通讯 卡,用以组成一个真实意义上分布式操控体系, CP5613的通讯协议选用的是Profibus,但其物理层选用是RS-485标准通讯标准,即仍是选用双绞线阳45方法传输数据,传输介质选用A类双绞线。

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