現(xiàn)場總線技術教案

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上現(xiàn)場總線技術及其應用講稿(十二)教學目的：深入掌握PROFIBUS DP技術不同版本協(xié)議通信原理，擴展了解PROFIBUS PA技術的應用。教學內容：1、學習PROFIBUS DP-V0 ，DP-V1，DP-V2三種不同協(xié)議版本的數(shù)據通信原理；2、學習PROFIBUS PA的應用及其與DP進行組網的相關知識。1、PROFIBUS-DP的3個版本，1.1 DP-V0 PROFIBUS最基本的周期性數(shù)據通信 規(guī)定周期性數(shù)據交換所需要的基本通信功能 規(guī)定站點診斷、模塊診斷和特定通道診斷的功能 周期性數(shù)據交換MS0 1類主站與從站I/0端口間的周期性通信，周期性地重復通信 周

2、期性通信的間隔時間相對短， 10ms內可完成主站與多個從站的一次輪詢，可滿足大部分有苛刻時間要求的被控對象的需要 除了前述的周期性通信過程之外，DP-V0還規(guī)定了從站參數(shù)賦值、組態(tài)、診斷等內容 從站的參數(shù)賦值，將通信時所需的參數(shù)賦給從站 指定從站工作狀態(tài) 得知“所屬”主站的地址 從站參數(shù)的含義 從站所處工作狀態(tài) 是否使用Watchdog看門狗功能 是否激活Freeze_Mode 是否激活Sync_Mode Lock_lnformation 計算Watchdog值的系數(shù) 從站的最快反應時間min TSDR ID標識號Ident_Number，以備全局控制之用 所屬主站的地址 該從站可否由別的主站

3、調用 確定由用戶指定的參數(shù)，如規(guī)定當主站處于Clear狀態(tài)時的行為 組態(tài) (Configuration) 通知從站在周期性數(shù)據交換中有多少個字節(jié)的數(shù)據 規(guī)定要交換的輸入/出數(shù)據的結構，如主站輸出、從站輸入的數(shù)據長度、從站的模塊結構等參數(shù)信息 所屬I/O地址, Module, Slot,Channel。其目的在于使1類主站能有效地與從站通訊 診斷 探測和記錄通信過程、硬件外設等的出錯信息，并以診斷信息的形式傳輸給主站 主站自動發(fā)出診斷請求(Diagnose_request)，從站會立即以高優(yōu)先級方式予以響應，給出6 個字節(jié)的“診斷”信息，報告自身狀況 1.2 DP-V1：增加了用于參數(shù)賦值、操作

4、、智能現(xiàn)場設備的可視化和報警處理等非周期的數(shù)據通信 DP-V1有三種附加的報警類型：狀態(tài)報警，刷新報警和制造商專用的報警。周期性通信中主站與一個從站的請求響應過程1.3 DP-V2：滿足驅動技術需求而增加的功能，如ü 等時同步從站模式（isochronous slave mode）ü 實現(xiàn)運動控制中時鐘同步的數(shù)據傳輸ü 從站對從站通信ü 驅動器設定值的標準化配置等。a) 等時同步模式Isochrone Mode 等時同步模式定義了定長周期通信的方法 等時同步模式系統(tǒng)中的各節(jié)點能同步處理數(shù)據通信、控制動作等 總線節(jié)拍時序可全局同步 主站與從站的時鐘同步 通

5、過全局控制GC(Global Control)廣播報文使所有節(jié)點與主站同步，實現(xiàn) 同步協(xié)調各個節(jié)點的等時同步 用戶應用程序與I/O設備的處理同步 確保各個環(huán)節(jié)依序動作 上一環(huán)節(jié)產生的數(shù)據在下一傳輸環(huán)節(jié)中被及時處理 整個系統(tǒng)的控制響應時間最短能達到3ms-5msb) 冗余（Redundancy） PROFIBUS有3種不同層次的冗余： 主站冗余 總線(電纜)冗余 從站冗余 2、PROFIBUS-PA PA面向過程控制，用于儀表型現(xiàn)場設備之間的數(shù)據通信 PA與DP同屬PROFIBUS的子集，但采用不同的總線規(guī)范，屬于兩種不同通信協(xié)議 PA的物理層、應用層、用戶層遵循IEC61158規(guī)范，滿足總線供

6、電與本安要求，即兩根總線在傳輸數(shù)據的同時可對設備本安供電 傳輸速率31.25Kbps 雙向L曼徹斯特編碼 每個字節(jié)8位傳輸 每段距離1900米，用中繼器可延長到約10公里2.1幀結構的區(qū)別 PA幀在DP幀前加前導碼與幀前定界碼各1個字節(jié) PA的幀尾有CRC校驗字節(jié)與幀結束碼2.2 PA與DP的網段連接 通過DP/PA網關連接這兩種不同規(guī)范的總線 將RS-485中的NRZ信號轉換為PA網段中的曼徹斯特編碼信號 DP/PA網絡連接的兩種實現(xiàn)方案 采用耦合器Coupler的透明連接方案 采用鏈接器Linker的非透明連接方案 采用耦合器Coupler 雙向轉換通信信號，段耦合器是透明的 DP主站對待

7、連在耦合器后面的PA網段上設備，與DP網段上的設備相同 DP主站將給PA設備統(tǒng)一分配地址，地址分布在0105之間，統(tǒng)一對設備組態(tài)、賦初值等 適用于運算速度要求不高的簡單網絡 采用鏈接器Linker “非透明”工作的鏈接器占用DP網段的一個地址，與其它DP從站一樣與主站通訊 主站不能探知鏈接器后面的PA設備 鏈接器如同一個多模塊結構的從站，每個PA設備猶如該從站上的一個I/O模塊2.3 PROFIBUS-PA的耦合器和鏈接器 采用耦合器，DP網段的傳輸速率受限至93.75Kbps 采用鏈接器， DP網段的傳輸速率不受限 耦合器的功能Ü 段耦合器在不同的傳輸技術之間提供一個網關（gateway) 采用鏈接器Linker的非透明連接方案2.4 PROFIBUS 電纜要求 - IEC 61158-2Ü 電纜設計:屏蔽雙絞電纜 Ü 導線面積:0.8毫米2(AWG 18)Ü 回路電阻: 44 W / kmÜ 阻抗 （在31.25 KHz時）:100 W