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PROFIBUS技术培训（2—5章）PROFIBUS作为一种现场总线标准，在世界市场上已被普遍接受并得到广泛运用。本培训教程全面阐述了PROFIBUS的技术特点、应用模式和产品开发方法。PROFIBUS的系统模型如下：PROFIBUS是国际性的、开放的现场总线标准（1）PROFIBUS标准EN50170是完整的、开放的、与制造商无关的、已经生效的（2）稳固的PROFIBUS标准保护世界范围的用户和制造商的投资（3）PROFIBUS经实践证明并在世界范围内已安装使用的设备超过1,500,000个。（截止于１９９７年四季度）PROFIBUS给客户的好处（1）节省硬件和安装费用减少硬件成份(I/O,终端块、隔离栅)更容易、更快捷和低成本的安装（2）节省工程费用更容易组态(对所有设备只需一套工具)更容易保养和维修更容易和更快捷的系统起动（3）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※PROFIBUS减少40%的安装费用：※1,200多个产品（到1998年1季），一个标准到目前为止，已250家不同的制造商可提供1,200多个产品，你可免费获得最新的PROFIBUS电子产品指南的拷贝：（1）从每一个PROFIBUS用户的CD-ROM或软盘（2）或访问PROFIBUS的国际网页※产品范围快速增长※产品应用范围广泛※经认证的产品确保互操作性（1）PROFIBUS国际已经建立了质量认证系统，包括产品的一致性和互操作性的测试（2）几百个产品已经通过了认证（3）在欧洲和美国建有这样的测试实验室（4）经认证的产品都有一个认证号，它们已在PROFIBUS电子产品指南中列出PROFIBUS是领先的开放的现场总线系统·独立的市场研究证实，PROFIBUS在欧洲是市场的领导者，且在世界范围内有最高的增长率。在１９９７年已安装的PROFIBUS基本设备超过了1,500,000个，年增长到约20-30%。·市场总值根据1997ARC的市场研究现场总线的世界市场总值大于2百万个节点，50%以上是用在欧洲。·市场份额根据1996Consultic关于德国和欧洲市场的市场研究2，PROFIBUS在欧洲市场中约占41%。三种有效的传输技术→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。→提供三种不同的物理层选择(1)RS485:用于DP和FMS(2)IEC1158-2:用于PA(3)光纤:用于DP和FMSPROFIBUS协议→PROFIBUS总线访问协议（第二层）对三种PROFIBUS版本(FMS/DP/PA)均相同→这使通信透明和FMS/DP/PA网络区域容易组合→因为FMS/DP使用相同的物理介质(RS-485/FO)，因此它们能组合在同一根电缆上。PROFIBUS-DP的特点·代替PLC/PC与I/O之间昂贵的电线·快速，传输1千字节的输入数据和1千字节的输出数据所需时间2ms·强有力的工具，减少组态和维护费用·被所有主要的PLC制造商支持·有广泛的产品:PLC,PC,I/O,驱动器,阀,编码器等·允许周期性和非周期性的数据传输·单主和多主网络·每个站的输入和输出数据最多可达244字节典型的PROFIBUS-DP系统组成：PROFIBUS-PA(PA=ProcessAutomation)的特点·基于扩展的PROFIBUS-DP协议和IEC1158-2传输技术·适用于代替现今的4...20mA技术·仅用一根双绞线进行数据通信和供电·通过串行总线联接仪器仪表与控制系统·适用于本质安全的EEx应用区域·可靠的串行数字传输·通过一根双绞电缆进行控制、调节和监视·对所有设备只需一个工程工具·由于PROFIBUS-PA行规，保证了互操作性和互换性·仪器仪表的维护和诊断信息PROFIBUS-FMS的特点·FMS最佳适用于车间级智能主站间通用的、面向对象的通信·FMS提供一个MMS-功能子集（MMS即ManufacturingMessageSpecification,ISO9506)·主要应用区域大数量的数据传输，例如程序、数据块等等若干个分散过程部分集成到一个公共过程中智能站间的通信开放的组态允许即插即用PROFIBUSASICs提供大量产品的关键·对PROFIBUS许多ASICs芯片是有效的·对PROFIBUS-DP用单个芯片即可解决·对FMS/DP/PA，与处理器无关的外围芯片·对FMS/DP，带PROFIBUS核心功能的微控制器优点：·对制造商而言，减少实现费用·对一个接口的价格减至小于US$25PROFIBUS国际·超过650个会员·20个地区用户协会·一个很强大的组织传输特点(1)高速(H2),RS485依据RS485，异步NRZ传输波特率从9.6kBit/s到12MBit/s，可选双绞屏蔽电缆每段32个站，最多允许127个站距离:12MBit/s=100m;1.5MBit/s=400m;187.5kBit/s=1000m有中继器距离可延长到10公里9针,D型插头传输特点(2)低速(H1),IEC1158-2同步Manchester编码,31.25kBit/s本质安全(可选)和通过总线对站供电(可选)屏蔽或非屏蔽的双绞电缆每段距离达1900米，用中继器可延长到10公里最多127个站,每段10-32个设备(依赖于EX-类型和供电消耗)PROFIBUS电缆要求-IEC1158-2电缆设计:屏蔽双绞电缆导线面积:0.8毫米2(AWG18)回路电阻:44?/km阻抗（在31.25KHz时）:100?+/-20%衰减（在39KHz时）:3dB/km每单位长度的电容:2nF/km对IEC1158-2传输的电缆被列在PROFIBUS电子产品指南中PROFIBUS电缆要求-RS485参数电缆类型A电缆设计屏蔽双绞电缆浪涌阻抗135...165?回路电阻110?/km线径0.64mm线截面积0.34mm每单位长度的电容30pF/mPROFIBUS电缆被列在PROFIBUS电子产品指南中。PROFIBUS电缆长度（对RS485）波特率（kBit/s）9.619.293.75187.5500150012000线长（m,A类电缆）1200120012001000400200100长度可以用中继器来延长9针D型连接器的针脚分配（为RS485用）对PROFIBUS-DP/FMS提供的连接器类型是9针D型连接器插座部分被安装在设备上如果其他连接器能提供必要的命令信号的话，也允许使用拓朴PROFIBUS支持总线型，树型和星型拓扑这里提供的拓扑是总线型拓扑在总线的开头和结尾必须有终端一段可以由最多32个站*组成安装RS485(1)安装RS485(2)RS485的屏蔽/接地RS-485传输的数据位顺序每个八位二进数（１字节）按11位的顺序被传输最小的有效位(LSB)被第一个发送最大的有效位(MSB)被最后发送每个八位二进数都补充三位，即开始、终止和奇偶校验位此编码原理称NRZ（即NonReturntoZero）信号电平1=数据传输开始2=空闲段、无数据传输、总线终端终止的电平冗余性提高了系统的可靠性PROFIBUS已经有广泛的应用到1997年四季度，实际应用超过150,000个，应用领域包括：制造业自动化汽车制造装瓶系统仓储系统楼宇自动化交通管理自动化供热、空调系统过程工业自动化清洗工厂化工和石化工厂造纸和纺织品工厂电力工业和电力输送发电厂开关装置1PROFIBUS在汽车生产中的应用例如，在Bochum的GM(Opel)工厂（1）对每个车身，PROFIBUS-DP控制机器人处理2，000多个焊接操作（2）PROFIBUS-DP用在组装线上，每天生产1，200辆轿车（3）PROFIBUS-DP用在冲压车间，每天处理22，000吨钢材在OPEL工厂的网络结构示意图2PROFIBUS在楼宇自动化中例如，在法国的BibliothequeNationalePROFIBUS控制四个80米高的塔楼总面积360,000m2容积约11,000,000m3PROFIBUS任务包括报警管理能量优化监视技术设备的控制操作服务间的可靠、有效的通信、3PROFIBUS在过程自动化中在1997年四季度已销售出15,000多个Profibus-PA的设备※ROFIBUS-PA在WACKER化工厂的应用WACKER化工厂简介·由Dr.AlexanderWacker建立于1914年10月13日·1992年,员工13,000人,32亿德国马克的营业额·主要生产硅和胶制品WACKER化工厂项目实施情况·项目从1997年1月开始·使用仪器仪表和控制设备总价值500万马克·1,000个ROFIBUS-PA的传感器和执行器化工厂为什么选择PROFIBUS-PA？·节省50%以上的规划、设计和安装成本·适应本质安全区安装·由于集中组态工具，容易维修仪器仪表和控制部门的负责人Mr.H.Krummen对此评论：“由于PROFIBUS-PA的使用，使新的生产线的设计、安装费用节省超过2百万马克，此外，本质安全能力和一个组态工具对所有仪器仪表都适用，这就意味着PROFIBUS-PA完全符合NAMUR*所期望的准则。”※PROFIBUS-PA在bitburger啤酒厂的应用·bitburger啤酒厂每年生产350,000吨，在欧洲是最大的Bitburger为什么选择PROFIBUS-PA？·由于容易安装，节省成本·由于集中组态，建立系统简单·由于提高了准确性，工厂有更高安全性和有效性·由于减少了维护，而节省成本·由于是开放的国际标准，使投资安全