PROFIBUS总线协议概述及应用

1PROFIBUS总线协议概述及应用主讲人：陆伟青2一Profibus通讯协议概念篇1.1Profibus协议概述1.2Profibus-DP二Profibus应用篇2.1简单的DP主-从调试环境三产品介绍3.1应用须知3Profibus是唯一集成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、开放的现场总线标准，它也是国际标准IEC61158中8种现场总线之一。Profibus可以将数字自动化设备从低级（传感器/执行器）到中间级执行级（单元级）分散开来。根据应用特点和用户不同的需要，Profibus提供了3种兼容版本通信协议：FMS、PA和DP。1.1Profibus协议概述4①FMS主要用于车间级（工厂、楼宇自动化中的单元级）控制网络，是一种令牌结构、实时多主网络，解决车间级通用性通信任务，提供大量的通信服务，完成中等传输速度的循环和非循环通信任务。②PA专为过程自动化设计，可使专感器和执行器连接在一根总线上，用于对安全性要求较高的场合及由总线供电的站点。PA将自动化系统和过程控制系统与压力、温度和液位变送器等现场设备连接起来，代替了4mA-20mA传输。5③DP是一种经过优化的高速、廉价的通信连接，专为自动化控制系统和设备级的分散I/0之间通信设计，用于分布式控制系统的高速数据传输，其传输速率高达12Mb/s，一般构成单主站系统，主-从站采用循环数据传输方式。67近年来，PROFIBUS产品销售量一直呈迅猛增长的态势。2008年，PROFIBUS的安装节点数已超过2800万，在现场总线方面是无可争议的世界市场的主导者。从今后的发展来看，其增长的势头依然强劲。根据已使用的PROFIBUS产品数量，专家预测，到2012年PROFIBUS安装节点数将突破5000万大关。8Profibus通信体系结构图9Profibus网络中的总线访问控制10Profibus协议结构是根据ISO国际标准，以开放式系统互联网络OSI作为参考模型的。11Profibus特点：①最大传输信息长度为255B，最大数据长度为244B，典型长度为120B。②网络拓扑为线型、树型或总线型，两端带有有源总线终端电阻。③传输速率9.6Kb/s～12Mb/s。④传输介质为屏蔽/非屏蔽式光缆，对于屏蔽双绞线，每段为32个站点（无转发器），最多127个站点（带转发器）。⑤采用双绞线、光缆传输最长可分别达到9.6Km、90Km。⑥DP和FMS传输技术为RS485传输，PA为IEC11582-2传输和光缆传输。⑦采用单一的总线访问协议，包括主站之间的令牌传递方式和主站与从站之间的主从方式。⑧数据传输服务包括循环和非循环两类。121.2Profibus-DPPROFIBUS-DP定义三种设备类型13PROFIBUS-DP设备中GSD文件1415PROFIBUS-DP单主系统DP主站通过使用轮询列表可以连续地寻址所有有DP从站。16PROFIBUS-DP多主系统17Profibus-DP基本功能18Profibus-DP系统工作过程主站和从站的初始化总线上令牌环的建立主站与从站通信的初始化主站从站Slave_Diag从站诊断响应Set_Prm确认Chk_Cfg确认Slave_Diag从站诊断响应OUT-date_exchangeIN-date_exchange192021Profibus-DP的RS485传输222324252.1简单的DP主-从调试环境Profibus-DP接口板卡26调试环境273.1传输介质PROFIBUS-DP传输技术采用的是RS485传输，其传输介质可以选择型式A和型式B两种导线，A为屏蔽双绞线，B为普通双绞线。但在EN50170标准中规定为型式A导线，型式A比型式B有较大的扩展长度，见表1。表1：LineALineB说明3产品介绍283.2传输距离标准Profibus-DP支持以下传输速率：（单位：kbps）9.6、19.2、31.25、45.45、93.75、187.5、500、1500、3000、6000、12000。每个DP从站的输入数据和输出数据最大为244B，使用屏蔽双绞电缆时最长通讯距离为9.6km（需要增加中继），使用光缆时最长为90km。Profibus-DP每段的电缆最大长度与传输速率有关，不同的介质，不同的波特率，信号可传输的距离也不同，如表2所示。表2：传输速率与距离关系表3产品介绍293.3PROFIBUS-DP总线网络结构PROFIBUS支持总线型、星型和树型拓扑结构。一个总线型拓扑结构，如图1所示。标准Profibus-DP系统最多可连接127个站（站号从0～126，不包含中继器）。PROFIBUS支持中继器连接，若采用中继器，可增加电缆长度和所连的站数。3产品介绍图1DP总线型拓扑30根据EIARS485标准，为了最小化电缆反射并确保在数据线上所定义的噪声等级，在数据传输电缆的两端，必须使用如下连接的终端电阻器来终止一个网段。总线终端器如图2所示。3产品介绍图2PROFIBUS电缆的电缆终端器（9针D型连接器的针脚号）31Profibus的总线终端器包含一个上拉电阻和一个下拉电阻，当总线上没有站发送数据时（即空闲时间），这两个电阻迫使不同的状态电压趋于一个确定值，从而保证在总线上有一个确定的空闲电位。被指定为终止总线的站（与总线终端器共态），需要加入“终端器”，也称为有源终端。以达到阻抗匹配，增强抗干扰能力。对于A型电缆接220Ω有源终端电阻。3产品介绍323产品介绍333产品介绍ACR230ELH系列多功能电测仪表,其通讯协议是依据DPV0开发。DPV0为是周期性数据交换，即在每个DP循环中,交换的数据是周期性数据。343产品介绍353产品介绍•关于GSD文件说明•GSD文件获取途径：•仪表的GSD文件可从公司网站下载，或向我们的客服索取。•光盘方式随产品发送。•在进行PROFIBUS主站组态时，装载ACR230ELH仪表的GSD文件后，其用户参数采用默认值，无需更改，如下图所示。363产品介绍37Thanks