PLC技術(shù)培訓(xùn)班(第5講)現(xiàn)場(chǎng)總線介紹.ppt

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2019/12/23,1,熱烈歡迎,中核集團(tuán)的領(lǐng)導(dǎo)和工程師們！,北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所,2019/12/23,2,熱烈歡迎,參加PLC技術(shù)培訓(xùn)班的全體學(xué)員！,北京精誠(chéng)智合教學(xué)科技有限公司,2019/12/23,3,陳忠華教授,PLC培訓(xùn)班（第5講）現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)介紹,2019/12/23,4,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)介紹,1.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)產(chǎn)生的背景2.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)概念3.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的主要特點(diǎn)4.現(xiàn)場(chǎng)總線的主要優(yōu)點(diǎn)5.成熟的現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)該具有的技術(shù)特點(diǎn)6.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)對(duì)自動(dòng)控制及自動(dòng)化技術(shù)的影響7.使用Profibus-DP進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的實(shí)例,2019/12/23,5,2019/12/23,6,2019/12/23,7,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)產(chǎn)生的背景,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)自20世紀(jì)80年代產(chǎn)生以來，一直受到人們的關(guān)注，被譽(yù)為自動(dòng)化控制領(lǐng)域的一次新的革命．進(jìn)入90年代以后，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)一度成為人們研究的熱點(diǎn)．現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的產(chǎn)生是由多方面因素共同作用的結(jié)果，首先，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的產(chǎn)生反映了當(dāng)時(shí)儀器儀表自身發(fā)展的需要，同時(shí)也反映了用戶實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合自動(dòng)化，信息化的實(shí)際應(yīng)用的要求，是工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)和儀器儀表發(fā)展的必然趨勢(shì)，其次由于計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)和控制技術(shù)的迅速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)上述要求提供了技術(shù)基礎(chǔ)．因此，用戶的需要是產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的動(dòng)力，而計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)通信和自動(dòng)控制三種技術(shù)的發(fā)展則為研究開發(fā)現(xiàn)場(chǎng)總線提供了技術(shù)基礎(chǔ)．,2019/12/23,8,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)產(chǎn)生的背景,傳統(tǒng)控制系統(tǒng)有諸多不足：控制器與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間靠I/O連線連接，傳送4-20ma模擬量信號(hào)或24VDC等開關(guān)量信號(hào)，并以此監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備．這樣，控制器獲取信息量有限，大量的數(shù)據(jù)如設(shè)備參數(shù)，故障及故障記錄等數(shù)據(jù)很難得到．底層數(shù)據(jù)不全，信息集成能力不強(qiáng)，不能完全滿足自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)底層數(shù)據(jù)的要求；除現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備均靠標(biāo)準(zhǔn)4-20ma／24VDC連接外，系統(tǒng)其它軟，硬件通常只能使用一家產(chǎn)品．不同廠家產(chǎn)品之間缺乏互操作性，互換性，因此開放性，可集成性差．,2019/12/23,9,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)產(chǎn)生的背景,這種系統(tǒng)很少留出接口允許其它廠商將自己專長(zhǎng)的控制技術(shù)，如控制算法，工藝流程，配方等集成到通用系統(tǒng)中去，因此，面向行業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)很少；對(duì)于大范圍的分布式系統(tǒng)，使用大量的I/O電纜，以及敷設(shè)施工，不僅增加成本，也增加了系統(tǒng)的不可靠性；由于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備信息不全，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備的在線故障診斷，報(bào)警，記錄功能不強(qiáng)，也很難完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定，修改等參數(shù)化功能，影響了系統(tǒng)的可維護(hù)性等．,2019/12/23,10,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)產(chǎn)生的背景,由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展，許多傳感器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)裝置等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化，即內(nèi)置CPU控制器，完成諸如線性化，量程轉(zhuǎn)換，數(shù)字濾波甚至回路調(diào)節(jié)等功能．因此，對(duì)于這些智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備增加一個(gè)串行數(shù)據(jù)接口（如RS-232/485）是非常方便的．有了這樣的接口控制器就可以按其規(guī)定協(xié)議，通過串行通信方式（而不是I/O方式）完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控．如果設(shè)想全部或大部分現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都具有串行通信接口，并具有統(tǒng)一的通信協(xié)議，控制器只需一根通信電纜就可與分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接，采用數(shù)字通信方式，完成對(duì)所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控和信息集成，這就是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的初始想法．,2019/12/23,11,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)產(chǎn)生的背景,隨著控制，計(jì)算機(jī)，通信，網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，信息交換溝通的領(lǐng)域正在迅速覆蓋從工廠的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到控制，管理的各個(gè)層次，覆蓋從工段，車間，工廠，企業(yè)乃至世界各地的市場(chǎng)．信息技術(shù)的飛速發(fā)展，引起了自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革，逐步形成以網(wǎng)絡(luò)集成自動(dòng)化系統(tǒng)為基礎(chǔ)的企業(yè)信息系統(tǒng)．現(xiàn)場(chǎng)總線就是順應(yīng)這一形式發(fā)展起來的新技術(shù)．,2019/12/23,12,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)產(chǎn)生的背景,,20世紀(jì)末，世界最重大的變化是全球市場(chǎng)的逐步形成，從而導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)空前加劇，產(chǎn)品技術(shù)含量高，更新?lián)Q代快．處于全球市場(chǎng)之中的工業(yè)生產(chǎn)必須加快新產(chǎn)品的開發(fā)，按市場(chǎng)需求調(diào)整產(chǎn)品的上市時(shí)間T，改善質(zhì)量Q，降低成本C，并不斷完善售前售后服務(wù)S，才能在劇烈的競(jìng)爭(zhēng)之中立于不敗之地．追求完善的T.Q.C.S是一個(gè)永無止境的過程，它能不斷地促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步與管理改革．為了適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)需要，在追求TQCS的過程中逐漸形成了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS．,2019/12/23,13,,,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)產(chǎn)生的背景,它采用系統(tǒng)集成，信息集成的觀點(diǎn)來組織工業(yè)生產(chǎn)．把市場(chǎng)，生產(chǎn)計(jì)劃，制造過程，企業(yè)管理，售后服務(wù)看做要統(tǒng)一考慮的生產(chǎn)過程，并采用計(jì)算機(jī)，自動(dòng)化，通信等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的綜合自動(dòng)化，以改善生產(chǎn)加工，管理決策等．由于它把整個(gè)生產(chǎn)過程看做是信息的采集，傳送及加工處理的過程，因而信息技術(shù)成為工業(yè)生產(chǎn)制造過程的重要因素．綜合自動(dòng)化就是在信息采集，加工的基礎(chǔ)上，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息集成，在集成信息的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)與操作，增加產(chǎn)量，改善T.Q.C.S提高企業(yè)的市場(chǎng)應(yīng)變能力和競(jìng)爭(zhēng)能力．,2019/12/23,14,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)產(chǎn)生的背景,隨著計(jì)算機(jī)功能的不斷增強(qiáng)，價(jià)格急劇降低，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)得到迅速發(fā)展．據(jù)統(tǒng)計(jì)，過去二十年中，計(jì)算機(jī)和通信的年增長(zhǎng)率不低于25%，使計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的實(shí)施具備了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)．但處于企業(yè)生產(chǎn)過程底層的測(cè)控自動(dòng)化系統(tǒng)，要與外界交換信息．要實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過程的信息集成，要實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化，就必須設(shè)計(jì)出一種能在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境運(yùn)行的，性能可靠，造價(jià)低廉的通信系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化智能設(shè)備之間的多點(diǎn)數(shù)字通信，形成工廠底層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)底層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)與外界的信息交換．現(xiàn)場(chǎng)總線就是在這種背景下產(chǎn)生的．,2019/12/23,15,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)概念,現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式，數(shù)字化，多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)．它把單個(gè)分散的測(cè)量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以現(xiàn)場(chǎng)總線為紐帶，把它們連接成可以相互溝通信息，共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)．,2019/12/23,16,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)概念,根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）的定義，現(xiàn)場(chǎng)總線是＂安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備／儀表與控制室內(nèi)的自動(dòng)化控制裝置／系統(tǒng)之間的一種串行，數(shù)字式，多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線＂．或者說，現(xiàn)場(chǎng)總線是以單個(gè)分散的數(shù)字化，智能化的測(cè)量和控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用總線相連接，實(shí)現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動(dòng)控制功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)．其中，＂生產(chǎn)過程＂應(yīng)包括斷續(xù)生產(chǎn)過程和連續(xù)生產(chǎn)過程．現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備／儀表指位于現(xiàn)場(chǎng)層的傳感器，驅(qū)動(dòng)器．執(zhí)行機(jī)構(gòu)等設(shè)備．因此，現(xiàn)場(chǎng)總線是面向工廠底層自動(dòng)化及信息集成的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)．,2019/12/23,17,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的主要特點(diǎn),(1)現(xiàn)場(chǎng)總線使用數(shù)字化通信信號(hào)取代傳統(tǒng)的4-20mA模擬信號(hào)，可用一條通信電纜將控制器與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接，使用數(shù)字化通信完成底層設(shè)備通信及控制要求．(2)現(xiàn)場(chǎng)總線要求現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)字化，智能化，因此，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是帶有串行通信接口的智能化設(shè)備．(3)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中的控制器可從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備獲取大量信息，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)，故障，參數(shù)信息傳送，可完成設(shè)備遠(yuǎn)程控制，參數(shù)化及故障診斷工作．,2019/12/23,18,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的主要特點(diǎn),(4)現(xiàn)場(chǎng)總線是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信向現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的延伸，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)采用計(jì)算機(jī)數(shù)字化通信技術(shù)，使自控系統(tǒng)與設(shè)備加入工廠信息網(wǎng)絡(luò)，完成了企業(yè)信息系統(tǒng)的覆蓋范圍一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的要求．(5)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是實(shí)現(xiàn)工廠底層信息集成的關(guān)鍵技術(shù)，要成功地實(shí)施CIMS,各層次的信息集成及支撐技術(shù)（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)問題）就必須得到解決．現(xiàn)場(chǎng)總線是工廠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的延伸，是支撐現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)信息集成的技術(shù)基礎(chǔ)．,2019/12/23,19,現(xiàn)場(chǎng)總線的主要優(yōu)點(diǎn),(1)基于現(xiàn)場(chǎng)總線的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)增強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)級(jí)信息集成能力，現(xiàn)場(chǎng)總線可從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備獲取大量豐富信息，能夠更好地滿足工廠自動(dòng)化及CIMS系統(tǒng)的信息集成要求，系統(tǒng)除完成遠(yuǎn)程控制，還可完成遠(yuǎn)程參數(shù)化工作．(2)開放式，互操作性，互換性，可集成性，不同廠家產(chǎn)品只要使用同一總線標(biāo)準(zhǔn)，就具有互操作性，互換性，因此設(shè)備具有很好的可集成性．系統(tǒng)為開放式，允許其它廠商將自己專長(zhǎng)的控制技術(shù)集成到通用系統(tǒng)中去，因此，市場(chǎng)上將會(huì)出現(xiàn)許多面向行業(yè)特點(diǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)．,2019/12/23,20,現(xiàn)場(chǎng)總線的主要優(yōu)點(diǎn),(3)系統(tǒng)可靠性高，可維護(hù)性好，基于現(xiàn)場(chǎng)總線的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)采用總線連接方式替代一對(duì)一的I/O連接，對(duì)于大規(guī)模I/O系統(tǒng)來說，減少了由接線點(diǎn)造成的不可靠因素．同時(shí)系統(tǒng)具有現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備的在線故障診斷，報(bào)警，記錄功能，可完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定，修改等參數(shù)化工作，也增強(qiáng)了系統(tǒng)的可維護(hù)性．(4)節(jié)省成本，對(duì)大范圍，大規(guī)模I/O的分布式系統(tǒng)來說，省去了大量的電纜費(fèi)用，I/O模塊及電纜的敷設(shè)工程費(fèi)用，降低了系統(tǒng)及工程成本．,2019/12/23,21,成熟的現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)該具有的技術(shù)特點(diǎn),目前，國(guó)際上流行的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)有很多，但一種成熟的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)該包括以下特點(diǎn)：(1)現(xiàn)場(chǎng)總線組織：一個(gè)由產(chǎn)品制造商，系統(tǒng)集成商，研究院所組成的企業(yè)組織聯(lián)盟，負(fù)責(zé)管理現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)，市場(chǎng)拓展，技術(shù)信息交流，產(chǎn)品技術(shù)認(rèn)證等工作．(2)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)：一部無知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，開放的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)．,2019/12/23,22,成熟的現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)該具有的技術(shù)特點(diǎn),(3)現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品：有一批產(chǎn)品制造商開發(fā)并生產(chǎn)出相當(dāng)數(shù)量和品種的現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品，供用戶選擇使用．（4）現(xiàn)場(chǎng)總線認(rèn)證：有獨(dú)立于產(chǎn)品制造業(yè)的產(chǎn)品測(cè)試認(rèn)證機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試認(rèn)證工作，以保證現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)一致性和可互換性．(5)現(xiàn)場(chǎng)總線工程研究：有一批系統(tǒng)集成商針對(duì)行業(yè)應(yīng)用，給出基于現(xiàn)場(chǎng)總線的自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案，并可完成工程實(shí)施．,2019/12/23,23,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)對(duì)自動(dòng)控制及自動(dòng)化技術(shù)的影響,現(xiàn)場(chǎng)總線是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，它導(dǎo)致了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革，形成了新型的網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)－現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS，最終將取代傳統(tǒng)的DCS．它的出現(xiàn)，標(biāo)志著工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域又一個(gè)新時(shí)代的開始，并將對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生重要影響．其深度與廣度將超過歷史上的任何一次，將開創(chuàng)自動(dòng)化的新紀(jì)元．,2019/12/23,24,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)對(duì)自動(dòng)控制及自動(dòng)化技術(shù)的影響,(1)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備數(shù)字化通信的一種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)層網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及信息集成技術(shù)在自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展的必然結(jié)果：是一次工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備通信的數(shù)字化變革，正像計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)給社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來巨大變化一樣，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將給自動(dòng)化領(lǐng)域帶來一場(chǎng)深刻的革命．,2019/12/23,25,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)對(duì)自動(dòng)控制及自動(dòng)化技術(shù)的影響,(2)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)以其開放性為重要特點(diǎn)，為自動(dòng)化領(lǐng)域帶來全新的技術(shù)概念．現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)打破了自動(dòng)化領(lǐng)域被少數(shù)幾個(gè)國(guó)際性大公司壟斷的局面，使眾多中，小企業(yè)有機(jī)會(huì)參與技術(shù)及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)．自動(dòng)化產(chǎn)品，市場(chǎng)，及產(chǎn)業(yè)格局將發(fā)生巨大變化，以技術(shù)為核心，具有技術(shù)創(chuàng)新活力的企業(yè)在自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)中將占有重要位置．,2019/12/23,26,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)對(duì)自動(dòng)控制及自動(dòng)化技術(shù)的影響,(3)以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及信息集成技術(shù)，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)為核心，推出基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的先進(jìn)控制系統(tǒng)平臺(tái)．不局限于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域,可廣泛應(yīng)用于市政建設(shè)，交通運(yùn)輸，能源電力，環(huán)保工程，智能樓宇及住宅小區(qū)的自動(dòng)化控制及監(jiān)控系統(tǒng)．現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)促進(jìn)與該系統(tǒng)平臺(tái)相關(guān)的技術(shù)研究，產(chǎn)品開發(fā)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和產(chǎn)品，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)和軟件產(chǎn)品，自動(dòng)化及機(jī)電一體化技術(shù)和智能儀器儀表產(chǎn)品．帶出一個(gè)以相關(guān)高新技術(shù)為核心的自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)業(yè)群體．,2019/12/23,27,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)對(duì)自動(dòng)控制及自動(dòng)化技術(shù)的影響,(4)現(xiàn)場(chǎng)總線是工廠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備的延伸，是支撐現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)信息集成的技術(shù)基礎(chǔ)．基于現(xiàn)場(chǎng)總線的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)數(shù)字化通信技術(shù)，使自控系統(tǒng)與設(shè)備加入工廠信息網(wǎng)絡(luò)，成為企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)底層，使企業(yè)信息系統(tǒng)的覆蓋范圍一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)．從工廠底層自動(dòng)化及信息集成技術(shù)角度看，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)不是一項(xiàng)單純的以芯片換電纜的技術(shù)，是計(jì)算機(jī)及其數(shù)字化通信技術(shù)向工廠底層，即設(shè)備層的延伸，是工廠底層通信技術(shù)的一次數(shù)字化革命．是實(shí)現(xiàn)全廠自動(dòng)化及CIMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)．現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，使傳統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變革，并帶來傳統(tǒng)系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)異特性．,2019/12/23,28,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)對(duì)自動(dòng)控制及自動(dòng)化技術(shù)的影響,,,(5)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將使自動(dòng)化和自動(dòng)控制領(lǐng)域產(chǎn)生重大變化．如傳統(tǒng)的信號(hào)制，將由4-29mA模擬信號(hào)制轉(zhuǎn)換為雙向數(shù)字通信的現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制:自動(dòng)控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，將由模擬與數(shù)字的分散型系統(tǒng)（DCS）轉(zhuǎn)換為全數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）．進(jìn)而，自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和安裝調(diào)試方式也將發(fā)生重大的變化；現(xiàn)行的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和儀表的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將發(fā)生重大變革；現(xiàn)場(chǎng)總線把自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備帶進(jìn)了信息網(wǎng)絡(luò)之中，形成為企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的底層．從而為實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息集成和企業(yè)綜合自動(dòng)化提供了可行的基礎(chǔ)．,2019/12/23,29,,,經(jīng)過國(guó)際協(xié)商，專家們認(rèn)識(shí)到，以一種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)適應(yīng)各行各業(yè)的自動(dòng)化需求是不現(xiàn)實(shí)的。最后通過協(xié)商，妥協(xié)，于1999年底IECTC65(負(fù)責(zé)工業(yè)測(cè)量和控制的第65標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì))通過了包含8種類型的現(xiàn)場(chǎng)總線的IEC61158作為現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并于2000年正式發(fā)布．此國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（2000）所包含的8種類型的現(xiàn)場(chǎng)總線分別為：,IEC61158現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn),2019/12/23,30,,,類型1IEC技術(shù)報(bào)告（以FF的H1為原型）類型2Control-Net(美國(guó)Rockwell公司支持)類型3Profibus(德國(guó)西門子公司支持)類型4P-Net(丹麥ProcessDats公司支持)類型5FFHSE(即原FF的H2Fisher-Rosemount公司支持)類型6SwiftNet(美國(guó)波音公司支持)類型7WorldFIP(法國(guó)Alstom公司支持)類型8Interbus(德國(guó)Phoenixcontact公司支持),IEC61158現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn),2019/12/23,31,,,由于2000年IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布比較倉(cāng)促，又由于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展必須滿足用戶的新要求，于是，在此后各類型總線協(xié)議的提出者又分別做了修改，完善和補(bǔ)充，現(xiàn)在已進(jìn)入第三版．根據(jù)最新的IEC/TC65C文件，該標(biāo)準(zhǔn)目前包括10種協(xié)議類型：除以上所說的8種外，增加了：類型9:FF應(yīng)用層類型10:PROFInet(工業(yè)以太網(wǎng)),IEC61158現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn),2019/12/23,32,現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus標(biāo)準(zhǔn)介紹,1987年德國(guó)工業(yè)界開始起動(dòng)了Profibus聯(lián)合開發(fā)項(xiàng)目。由這個(gè)聯(lián)合體開發(fā)的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)成為德國(guó)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即DINE19245[2]Profibus標(biāo)準(zhǔn)。并于1996年，德國(guó)的國(guó)家現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)成為國(guó)際性標(biāo)準(zhǔn)，即歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170。（2000年3月，Profibus標(biāo)準(zhǔn)被批準(zhǔn)為國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)IEC61158的組成部分TypeⅢ）。ISO/OSI模型Profibus利用了現(xiàn)有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。其協(xié)議以國(guó)際ISO（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織）的OSI（開放系統(tǒng)互連）參考模型為基礎(chǔ)。圖5.1用圖解說明ISO/OSI通信標(biāo)準(zhǔn)模型.,2019/12/23,33,ISO/OSI通信標(biāo)準(zhǔn)模型,,,2019/12/23,34,ISO/OSI通信標(biāo)準(zhǔn)模型,ISO/OSI通信標(biāo)準(zhǔn)模型由7層組織，并分成兩類。一類是面向用戶的第5層到第7層，另一類是面向網(wǎng)絡(luò)的第1層到第4層。第1層到第4層描述數(shù)據(jù)從一個(gè)地方傳輸?shù)搅硪粋€(gè)地方，而第5層到第7層給用戶提供適當(dāng)?shù)姆绞饺ピL問網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。,2019/12/23,35,協(xié)議結(jié)構(gòu)和類型,從圖5.2可以看出，Profibus協(xié)議采用了ISO/OSI模型中的第1層、第2層以及必要時(shí)還采用了第7層。第1層和第2層的物理介質(zhì)和傳輸協(xié)議是依據(jù)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)EIARS485[8]、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC870-5-1[3]和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN60870-5-1[4]制定的?？偩€存取程序、數(shù)據(jù)傳輸和管理服務(wù)是基于德國(guó)DIN19241[5]標(biāo)準(zhǔn)的第1到3部分和IEC955[6]標(biāo)準(zhǔn)制定的。管理功能（FMA7）采用了ISODIS7498-4（管理框架）的概念。從用戶的角度看，Profibus提供了三種通信協(xié)議類型：DP，F(xiàn)MS和PA。,2019/12/23,36,Profibus-DP,Profibus-DP使用了第1層、第2層和用戶接口層。第3到7層未使用，這種精簡(jiǎn)的結(jié)構(gòu)能確保高速數(shù)據(jù)傳輸。采用直接數(shù)據(jù)鏈路映象程序（DDLM）提供對(duì)第2層的訪問。在用戶接口中規(guī)定了Profibus-DP設(shè)備的應(yīng)用功能，以及各種類型的系統(tǒng)和設(shè)備的行為特性。這種為高速傳輸用戶數(shù)據(jù)而優(yōu)化的Profibus協(xié)議特別適用于可編程序控制器與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)分散的I/O設(shè)備之間的通信。,2019/12/23,37,Profibus的協(xié)議結(jié)構(gòu),,2019/12/23,38,Profibus-FMS,Profibus-FMS使用了第1層、第2層和第7層。應(yīng)用層（第7層）包括FMS（現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范）和LLI（低層接口）。FMS包含應(yīng)用協(xié)議和提供的通信服務(wù)。LLI建立各種類型的通信關(guān)系，并給FMS提供不依賴于設(shè)備的對(duì)第2層的訪問。FMS處理單元級(jí)（PLC和PC）的數(shù)據(jù)通信。功能強(qiáng)大的FMS服務(wù)可在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)使用，并為解決復(fù)雜通信任務(wù)提供了很大的靈活性。Profibus-DP和Profibus-FMS使用相同的傳輸技術(shù)和總線存取協(xié)議。因此，它們可以在同一根電纜上同時(shí)運(yùn)行。,2019/12/23,39,Profibus-PA,Profibus-PA使用擴(kuò)展的Profibus-DP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。此外，它執(zhí)行規(guī)定現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備特性的PA設(shè)備行規(guī)。傳輸技術(shù)依據(jù)IEC1158-2[7]標(biāo)準(zhǔn)，確保＂本徵＂安全和通過總線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。使用段耦合器可將Profibus-PA設(shè)備很容易地集成到Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)之中。Profibus-PA是為＂過程＂自動(dòng)化工程中的高速、可靠的通信要求而特別設(shè)計(jì)的。用Profibus-PA可以把傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接到通常的現(xiàn)場(chǎng)總線段上，即使在防爆區(qū)域的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)也可如此。,2019/12/23,40,DP/FMS（RS485）的物理層（第一層）,對(duì)于屏蔽雙絞電纜的基本類型來說，Profibus的第1層實(shí)現(xiàn)對(duì)稱的數(shù)據(jù)傳輸，符合EIARS485[8]標(biāo)準(zhǔn)（也稱為H2）。一個(gè)總線段內(nèi)的導(dǎo)線是屏蔽雙絞電纜，段的兩端各有一個(gè)終端器（見圖5.3）。傳輸速率從9.6kbit/sec到12Mbit/sec可選，所選用的波特率適用于連接到總線（段）上的所有設(shè)備。,2019/12/23,41,Profibus信號(hào)的傳輸程序,用于ProfibusRS485的傳輸程序是以半雙工、異步、無間隙同步為基礎(chǔ)的。數(shù)據(jù)的發(fā)送用NRZ（不歸零）編碼，即1個(gè)字符幀為11位（bit）見圖5.4。當(dāng)發(fā)送位（bit）時(shí)，由二進(jìn)制“0”到“1”轉(zhuǎn)換期間的信號(hào)形狀不改變。在傳輸期間，二進(jìn)制“1”對(duì)應(yīng)于RD/TD-P（Receive/Transmit-Data-P）線上的正電位，而在RXD/TXD-N線上則相反。各報(bào)文間的空閑（idle）狀態(tài)對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制“1”信號(hào)（見圖5.5）。在專用文獻(xiàn)中，兩根Profibus數(shù)據(jù)線也常稱之謂A線和B線。A線對(duì)應(yīng)于RXD/TXD-N信號(hào)，而B線則對(duì)應(yīng)于RD/TD-P信號(hào)。,2019/12/23,42,RS485-總線段的結(jié)構(gòu),2019/12/23,43,Profibus信號(hào)的傳輸程序,,,2019/12/23,44,Profibus信號(hào)的傳輸程序,,2019/12/23,45,Profibus總線導(dǎo)線長(zhǎng)度與波特率的關(guān)系,,對(duì)于Profibus而言，最大允許的總線長(zhǎng)度，亦稱為段長(zhǎng)度，取決于所選用的傳輸速率（見表5.1）。在一個(gè)總線段中最多可以運(yùn)行32個(gè)站。,2019/12/23,46,Profibus的總線終端器,根據(jù)EIARS485標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)據(jù)線A和B的兩端均加接總線終端器。Profibus的總線終端器包含一個(gè)下拉電阻（與數(shù)據(jù)基準(zhǔn)電位DGND相連接）和一個(gè)上拉電阻（與供電正電壓VP相連接）。當(dāng)在總線上沒有站發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，也就說在兩個(gè)報(bào)文之間總線處于空閑狀態(tài)時(shí)，這兩個(gè)電阻確保在總線上有一個(gè)確定的空閑電位。幾乎在所有標(biāo)準(zhǔn)的Profibus總線連接器上都組合了所需要的總線終端器，而且可以由跳接器或開關(guān)來啟動(dòng)。當(dāng)總線系統(tǒng)運(yùn)行的傳輸速率大于1,500Kbit/s時(shí)，由于所連接的站的電容性負(fù)載而引起導(dǎo)線反射，因此必須使用附加有軸向電感的總線連接插頭（見圖5.6）。,2019/12/23,47,傳輸速率>1500Kbit/s時(shí)的總線插頭連接器和總線終端器的結(jié)構(gòu),,2019/12/23,48,現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路（第2層）,根據(jù)OSI參考模型，第2層規(guī)定總線存取控制、數(shù)據(jù)安全性以及傳輸協(xié)議和報(bào)文的處理。在Profibus中，第2層稱為FDL層（現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層）。第2層報(bào)文格式（圖5.11）提供高等級(jí)的傳輸安全性。所有報(bào)文均具有海明距離HD=4。HD=4的含意是：在數(shù)據(jù)報(bào)文中，可以檢查出最多3個(gè)同時(shí)出錯(cuò)的位。這一要求是通過使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC870-5-1的規(guī)定、選擇特殊的報(bào)文起始和終止標(biāo)識(shí)符、使用無間隙同步以及使用奇偶校驗(yàn)位和控制字節(jié)來實(shí)現(xiàn)的?？梢詸z查出以下類型的出錯(cuò)：,2019/12/23,49,現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路（第2層）,字符格式出錯(cuò)（奇偶校驗(yàn)，溢出，幀出錯(cuò)）協(xié)議出錯(cuò)起始和終止定界符出錯(cuò)幀檢查字節(jié)出錯(cuò)報(bào)文長(zhǎng)度出錯(cuò)出錯(cuò)的報(bào)文至少要被自動(dòng)地重發(fā)一次。在第2層中，報(bào)文的重發(fā)次數(shù)最多可設(shè)定為8（“retry”總線參數(shù)）。除邏輯的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸外，第2層還允許進(jìn)行廣播和群播通信的多點(diǎn)傳輸。,2019/12/23,50,在廣播通信中，一個(gè)主站發(fā)送信息給所有其他站（主站和從站）。數(shù)據(jù)的接收不需應(yīng)答。在群播通信中，一個(gè)主站發(fā)送信息給一組站（主站和從站）。數(shù)據(jù)的接收不需應(yīng)答。第2層提供的數(shù)據(jù)服務(wù)列于表5.5中。,現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路（第2層）,2019/12/23,51,,Profibus傳輸服務(wù),,2019/12/23,52,,PROFIBUS的報(bào)文格式,,,2019/12/23,53,,PROFIBUS的報(bào)文格式,,,其中：L信息字段長(zhǎng)度SC（單字符）單字符，僅用于應(yīng)答SD1~SD4起始字節(jié)，用于區(qū)別不同的報(bào)文格式（起始定界符）LE/LEr長(zhǎng)度字節(jié)，指出可變長(zhǎng)報(bào)文中信息字段的長(zhǎng)度DA（目的地址）目的地址字節(jié)，指出將接收此信息的站SA（源地址）源地址字節(jié)，指出將發(fā)送此信息的站FC（幀控制）控制字節(jié)，包含用于此信息的服務(wù)和此信息的優(yōu)先權(quán)的詳細(xì)說明DU數(shù)據(jù)單元，包含報(bào)文的有用信息，必要時(shí)還包含擴(kuò)展地址的詳細(xì)說明。FCS（幀檢查順序）檢查字節(jié)，包含報(bào)文檢查和（不進(jìn)位地加所有報(bào)文元素的和）ED（終止定界符）終止字節(jié)，指出此報(bào)文終止。,2019/12/23,54,,PROFIBUS的報(bào)文格式,,,Profibus-DP和Profibus-PA各使用第2層服務(wù)的子集。例如，Profibus-DP只使用SRD和SDN服務(wù)。上一層通過第2層的SAP（服務(wù)存取點(diǎn)）調(diào)用這些服務(wù)。對(duì)Profibus-FMS來說，這些服務(wù)存取點(diǎn)被用來編址邏輯通信關(guān)系。在Profibus-DP和-PA中，每一個(gè)服務(wù)存取點(diǎn)分配一個(gè)確定的功能。所有主站和從站允許同時(shí)使用若干個(gè)服務(wù)存取點(diǎn)。有兩類服務(wù)存取點(diǎn)：SSAP（源服務(wù)存取點(diǎn)）和DSAP（目的服務(wù)存取點(diǎn)）。,2019/12/23,55,,Profibus應(yīng)用層(第7層),,,ISO/OSI參考模型的應(yīng)用層(第7層)提供用戶需要的各種通信服務(wù)。PROFIBUS的應(yīng)用層由FMS接口（現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范）和LLI接口（低層接口）組成。FMS行規(guī)為了使FMS通信服務(wù)適應(yīng)實(shí)際需要的功能范圍和定義符合實(shí)際應(yīng)用的設(shè)備功能，PNO（Profibus用戶組織）制定了FMS行規(guī)。這些FMS行規(guī)確保由不同制造商生產(chǎn)的同類設(shè)備具有同樣的通信功能。目前已制定了如下的FMS行規(guī)：,2019/12/23,56,,Profibus應(yīng)用層(第7層),,,可編程序控制器之間的通信行規(guī)（3.002）此通信行規(guī)規(guī)定哪些FMS服務(wù)將用于可編程序控制器（PLC）之間的通信。依據(jù)確定的控制器類型，此行規(guī)規(guī)定哪種PLC必須能支持哪些服務(wù)、參數(shù)和數(shù)據(jù)類型。樓宇服務(wù)自動(dòng)化的行規(guī)（3.011）此行規(guī)是一個(gè)面向應(yīng)用分支的行規(guī)，可作為樓宇服務(wù)自動(dòng)化方面許多公共需求的基礎(chǔ)。它描述怎樣通過FMS來處理監(jiān)視、開閉環(huán)控制、操作員控制、報(bào)警和樓宇服務(wù)自動(dòng)化系統(tǒng)的歸檔等。,2019/12/23,57,,Profibus應(yīng)用層(第7層),,,低壓開關(guān)設(shè)備行規(guī)（3.032）此行規(guī)是一個(gè)面向應(yīng)用分支的FMS應(yīng)用行規(guī)。在用FMS的數(shù)據(jù)通信時(shí)它規(guī)定了低壓開關(guān)設(shè)備的特性。,2019/12/23,58,,Profibus應(yīng)用層(第7層),,,DP用戶接口和DP行規(guī)Profibus-DP只使用了第1層和第2層。而用戶接口定義了PROFIBUS-DP設(shè)備可使用的應(yīng)用功能以及各種類型的系統(tǒng)和設(shè)備的行為特性。PROFIBUS-DP協(xié)議的任務(wù)只是定義用戶數(shù)據(jù)怎樣通過總線從一個(gè)站傳送到另一個(gè)站。在這里，傳輸協(xié)議并沒有對(duì)所傳送的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，這是DP行規(guī)的任務(wù)。由于精確規(guī)定了相關(guān)應(yīng)用的參數(shù)和行規(guī)的使用，從而使不同制造商生產(chǎn)的DP部件能容易地交換使用。,2019/12/23,59,,Profibus應(yīng)用層(第7層),,,NC/RC行規(guī)（3.052）此行規(guī)描述怎樣通過PROFIBUS-DP來控制加工和裝配的自動(dòng)化設(shè)備。從高一級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)的角度看，精確的順序流程圖描述了這些自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)動(dòng)和程序控制。編碼器行規(guī)（3.062）此行規(guī)描述具有單轉(zhuǎn)或多轉(zhuǎn)分辨率的旋轉(zhuǎn)、角度和線性編碼器怎樣與PROFIBUS-DP相耦連。兩類設(shè)備定均義了基本功能和高級(jí)功能，如標(biāo)定、報(bào)警處理和擴(kuò)展的診斷,2019/12/23,60,,Profibus應(yīng)用層(第7層),,,變速驅(qū)動(dòng)的行規(guī)（3.072）主要的驅(qū)動(dòng)技術(shù)制造商共同參加開發(fā)了PROFIDRIVE行規(guī)。該行規(guī)規(guī)定了怎樣定義驅(qū)動(dòng)參數(shù)、怎樣發(fā)送設(shè)定點(diǎn)和實(shí)際值。這樣就可能使用和交換不同制造商生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。此行規(guī)包含運(yùn)行狀態(tài)“速度控制”和“定位”所需要的規(guī)范。它規(guī)定了基本的驅(qū)動(dòng)功能，并為有關(guān)應(yīng)用的擴(kuò)展和進(jìn)一步開發(fā)留有足夠的余地。此行規(guī)包括DP應(yīng)用功能或FMS應(yīng)用功能的映象。,2019/12/23,61,,Profibus應(yīng)用層(第7層),,,操作員控制和過程監(jiān)視行規(guī)，HMI（人機(jī)接口）（3.082）此行規(guī)為簡(jiǎn)單HMI設(shè)備規(guī)定了怎樣通過Profibus-DP把它們與高一級(jí)自動(dòng)化部件相連接。本行規(guī)使用PROFIBUS-DP擴(kuò)展功能進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。Profibus-DP的防止出錯(cuò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男幸?guī)（3.092）此行規(guī)定義了用于有故障安全設(shè)備通信的附加數(shù)據(jù)安全機(jī)制，如緊急O(jiān)FF。由本行規(guī)規(guī)定的安全機(jī)制已經(jīng)被T?V和BIA批準(zhǔn)。,2019/12/23,62,,使用Profibus-DP進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的實(shí)例,,,,下面我們介紹行規(guī)在傳動(dòng)裝置中應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例，行規(guī)的名稱叫DRIVECOM，實(shí)例說明，怎樣通過行規(guī)完成西門子公司的S7PLC與德國(guó)Lenze公司傳動(dòng)裝置之間的通信。,2019/12/23,63,,一般描述,,,,本例子由德國(guó)Lenze公司提供，它與Profibus有關(guān)，對(duì)于西門子公司的S7PLC方塊，通常是可以適用于Lenze裝置的應(yīng)用的。所提供例子的編程方塊和項(xiàng)目的策劃，支持Lenze產(chǎn)品的Profibus-DP應(yīng)用，并且建議了可能的解決方法。行規(guī)規(guī)定Profibus接口具有參數(shù)通道和過程數(shù)據(jù)通道。我們提供的功能塊支持參數(shù)設(shè)置和發(fā)送/接收過程數(shù)據(jù)。,2019/12/23,64,,本例子目的：,,,,2019/12/23,65,,參數(shù)通道和數(shù)據(jù)通道,,,,參數(shù)通道（Parameterchannel）:參數(shù)通道是用來讀和寫參數(shù)數(shù)據(jù)的。這些數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)間的要求不是很嚴(yán)格。參數(shù)數(shù)據(jù)有可能是操作參數(shù)（例如，Lenze的C11－nmax），診斷參數(shù)（例如，C161－當(dāng)前的故障號(hào)）或者電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)（例如，C15－V/f額定頻率）。過程數(shù)據(jù)通道（Processdatachannel）:過程數(shù)據(jù)必須非?？焖俣乙芷诘亟粨Q。過程數(shù)據(jù)象控制字、狀態(tài)字、設(shè)定點(diǎn)和實(shí)際值都是要傳送的。過程數(shù)據(jù)通道的大小是能夠通過硬件組態(tài)來選擇的。,2019/12/23,66,,建立項(xiàng)目或打開項(xiàng)目,2019/12/23,67,,建立項(xiàng)目或打開項(xiàng)目,,2019/12/23,68,,組態(tài)硬件,,,2019/12/23,69,,組態(tài)硬件,,,,,2019/12/23,70,,選擇Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)的地址和波特率,,,,,,2019/12/23,71,,選擇網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和波特率,,,,,,,2019/12/23,72,,GSE文件（GSEfiles）復(fù)制,,,,,,,如果你是第一次用Lenze傳動(dòng)裝置與Profibus一起工作，或者你希望插入一個(gè)新的GSE文件，你首先必須將這一文件寫入硬件目錄中。?注意：最新的GSE文件能夠在Lenze網(wǎng)頁的主頁上免費(fèi)下載。(?“服務(wù)”?“下載”?“PROFIBUS”)(?“Service”?“Download”?“PROFIBUS”),2019/12/23,73,,GSE文件（GSEfiles）復(fù)制,,,,,,,首先要確認(rèn)在硬件組態(tài)工具內(nèi)還沒有組態(tài)這一GSE文件。在SIMATIC管理器的硬件組態(tài)畫面上，選擇?“選擇項(xiàng)”?“插入新的GSE”(?“Options”?“InstallNewGSE”)。從打開的對(duì)話框中，選擇一個(gè)新的GSE文件，點(diǎn)擊OK確認(rèn)這一文件。另外一種安裝GSE文件的方法，是將所有新的GSE文件，復(fù)制到計(jì)算機(jī)的程序文件“文件夾”（“ProgramFiels”）目錄中的?“Siemens”?“Step7”?“S7data”?“gse”文件夾中，然后，在硬件組態(tài)工具時(shí)，點(diǎn)擊菜單條目?“Option”?“UpdateCatalog“更新GSE文件目錄就可以了。,2019/12/23,74,,安裝和更新GSD文件,,,,,,,,2019/12/23,75,,生成DP從站,,,,,,,在安裝完GSE文件后，Lenze的DP從站模板，能夠在硬件組態(tài)庫(kù)目錄中找到?“PROFIBUSDP”?“AdditionalFieldDevices”?“Drives”。用“拖動(dòng)”或雙擊DP從站模板名的方法來生成新的DP從站。為了集成一個(gè)從站，整個(gè)文件夾（2133(8200/9300)）必須拖到PROFIBUS硬件的組態(tài)線上。這時(shí)會(huì)打開一個(gè)對(duì)話框，可以設(shè)置地址。在本例子中，模板2133具有的地址是3。,2019/12/23,76,,對(duì)Profibus-DP從站進(jìn)行硬件組態(tài),,,,,,,,,2019/12/23,77,,對(duì)Profibus-DP從站進(jìn)行硬件組態(tài),點(diǎn)擊在器件目錄中所選擇的驅(qū)動(dòng)模板前面的＋號(hào)，從其下拉的列表中，你能選擇模板所支持的各種過程數(shù)據(jù)格式。選中高亮的DP從站，在窗口下方出現(xiàn)一個(gè)安排硬件的表，將所選中的過程數(shù)據(jù)格式，拖動(dòng)到表中。,,,,,,,,2019/12/23,78,,Lenze傳動(dòng)裝置作為DP從站的硬件組態(tài),,,,,,,,,,2019/12/23,79,,Lenze傳動(dòng)裝置作為DP從站的硬件組態(tài),,,,,,,,,,對(duì)從站而言，一個(gè)合適的表格，包含完整的兩行。第一行表示參數(shù)通道，第二行表示過程數(shù)據(jù)通道在I/O地址列（圖5.21中的紅色圈所示）中的地址是重要的。?注意：表中有許多種用于通信的過程數(shù)據(jù)格式。,2019/12/23,80,,Lenze傳動(dòng)裝置作為DP從站的硬件組態(tài),,,,,,,,,,有關(guān)控制字和狀態(tài)字的分配，請(qǐng)參考相關(guān)通信模板手冊(cè)的操作說明書。目錄中標(biāo)有（cons.）的含義是指數(shù)據(jù)（參數(shù)和/或過程數(shù)據(jù)）是同時(shí)連續(xù)（consistently）發(fā)送的。?注意：如果應(yīng)用FC127功能來發(fā)送參數(shù)，那么數(shù)據(jù)的同時(shí)連續(xù)（consistency）是非常重要的！,2019/12/23,81,,有關(guān)控制字和狀態(tài)字的分配,,,,,,,,,,什么是“同時(shí)連續(xù)”（“consistency”）的含義？如果包含的相關(guān)數(shù)據(jù)多于一個(gè)字節(jié)或一個(gè)字，在這種情況下,“consistency”的使用，保證了在控制器的中央處理單元與Profibus主站之間通過連接存儲(chǔ)器（雙口RAM）的數(shù)據(jù)交換能做到無故障傳送。這就是“consistency”這一術(shù)語的含義。這一點(diǎn)還意味著，除非“consistency”是允許的，否則在讀請(qǐng)求時(shí)不會(huì)有相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)入CPU中，這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)故障信息。,2019/12/23,82,,中央處理單元CPU和Profibus主站接口之間的數(shù)據(jù)通信,,,,,,,,,,2019/12/23,83,,CPU和Profibus主站接口之間的數(shù)據(jù)通信,,,,,,,,,,在PLC的程序中，要求有I/O的起始地址。它們?cè)诮M態(tài)時(shí)是可以改變的。雙擊圖5.21中的地址列，打開對(duì)話框（見圖5.23）,在對(duì)話框中能夠改變地址的范圍。對(duì)同一列（輸入和輸出地址）的地址范圍總是應(yīng)該相同的（見圖上紅色的圈）。這樣的表示比較清楚，同時(shí)編制應(yīng)用程序也更容易一些。,2019/12/23,84,,CPU和Profibus主站接口之間的數(shù)據(jù)通信,,,,,,,,,,2019/12/23,85,,方塊的順序調(diào)用,,,,,,,,,,2019/12/23,86,,方塊的順序調(diào)用,,,,,,,,,,FC30功能是一個(gè)例子，可以用來說明參數(shù)和過程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移的基本要求。除此之外，F(xiàn)C30功能通過過程數(shù)據(jù)通道寫DRIVECOM的控制字和讀DRIVECOM的狀態(tài)字。功能是按照DRIVECOM的狀態(tài)機(jī)制工作的，用這種方法，只要DRIVECOM的狀態(tài)機(jī)制已經(jīng)被激活，允許通過Profibus對(duì)控制器進(jìn)行初始化。進(jìn)而，F(xiàn)C30功能還完成，怎樣調(diào)用FC127功能和怎樣讓Profibus的參數(shù)能夠讀和寫。所有讀或?qū)懙拇a都進(jìn)入到數(shù)據(jù)塊DB31中。為了參數(shù)轉(zhuǎn)移，要求同時(shí)連續(xù)地轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)，所以，必須裝入系統(tǒng)功能SFC14（讀“consistent”數(shù)據(jù)）和SFC15（寫“consistent”數(shù)據(jù)），并調(diào)用它們。,2019/12/23,87,,方塊的順序調(diào)用,,,,,,,,,,下面，對(duì)每一個(gè)方塊進(jìn)行說明。方塊是用STL語言（語句表語言）編寫的。DRIVECOM行規(guī)（DRIVECOMprofile）FC30程序支持DRIVECOM行規(guī)。它假設(shè)過程數(shù)據(jù)通道的第一個(gè)字是DRIVECOM的控制字或狀態(tài)字。根據(jù)這一行規(guī)，和控制器的允動(dòng)有關(guān)，一定的順序是必須遵守的。FC30自動(dòng)的處理這些順序。在下面的章節(jié)中，將詳細(xì)地介紹DRIVECOM控制字的功能。,2019/12/23,88,,方塊的順序調(diào)用,,,,,,,,,,DRIVECOM控制字（DRIVECOMcontrolword）DRIVECOM控制字的每一個(gè)位，在FC30程序中的處理，我們用在該程序的第幾網(wǎng)絡(luò)段（NW）來注解，例如，對(duì)控制字的“0”位（加電，Switchon）,在程序中是在第6網(wǎng)絡(luò)段處理的，我們就用括號(hào)（NW6）來注解。下面的列表是Lenze公司傳動(dòng)裝置，使用DRIVECOM行規(guī)時(shí)，對(duì)控制字每一個(gè)位的定義，和在FC30程序中的處理。,2019/12/23,89,,DRIVECOM行規(guī)的控制字定義,,,,,,,,,,2019/12/23,90,,DRIVECOM行規(guī)的控制字定義,,,,,,,,,,2019/12/23,91,,DRIVECOM行規(guī)的控制字定義,,,,,,,,,,2019/12/23,92,,DRIVECOM行規(guī)的控制字定義,,,,,,,,,,DRIVECOM狀態(tài)字（DRIVECOMstatusword）DRIVECOM狀態(tài)字表示控制器裝置的當(dāng)前狀態(tài)表5.7:DRIVECOM行規(guī)的狀態(tài)字定義,2019/12/23,93,DRIVECOM行規(guī)的狀態(tài)字定義,2019/12/23,94,,DRIVECOM行規(guī)的狀態(tài)字定義,,,,,,,,,,2019/12/23,95,DRIVECOM行規(guī)的狀態(tài)字定義,2019/12/23,96,控制字和狀態(tài)字的自由定義位是可以自由分配的。在對(duì)其進(jìn)行分配定義之前，請(qǐng)閱讀相關(guān)的PROFIBUS操作指令手冊(cè)，因?yàn)閷?duì)不同的控制器而言，其位的分配定義是可能不完全相同的。下面的表，列出了Lenze公司不同的操作指令手冊(cè)，相對(duì)于不同的控制器：表5.8:,DRIVECOM行規(guī)的狀態(tài)字定義,2019/12/23,97,功能FC30既可以由OB1調(diào)用，也可以由其它的方塊調(diào)用。下面我們對(duì)FC30功能，一步、一步地進(jìn)行說明，本例子中使用的通信模板是2131。注意：如果需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行“同時(shí)連續(xù)轉(zhuǎn)移”（consistentdatatransfer），那么在PLC中必須裝入系統(tǒng)功能SFC14(讀consistent數(shù)據(jù))和SFC15(寫consistent數(shù)據(jù))。在FC30的變量登記表中，我們建立了兩個(gè)暫存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：data_receive(接收數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))data_sent(發(fā)送數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))在下面的例子中，F(xiàn)C30功能設(shè)計(jì)成用3個(gè)過程數(shù)據(jù)字（PCD）進(jìn)行通信。在變量登記表中，每一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是由6個(gè)字節(jié)或3個(gè)字組成。,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,98,注意：請(qǐng)參考你的PROFIBUS主站操作說明書，確認(rèn)數(shù)據(jù)是按照字節(jié)傳送還是按照字傳送。變量登記表必須根據(jù)過程數(shù)據(jù)字進(jìn)行調(diào)整。舉例表5.9：,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,99,上面的表表明data_receive結(jié)構(gòu)有4個(gè)PCD字。對(duì)data_send結(jié)構(gòu)也需要重復(fù)上面的做法。FC30功能總共有9個(gè)網(wǎng)絡(luò)段組成，并且支持DRIVECOM行規(guī)。下面對(duì)每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)段進(jìn)行說明。網(wǎng)絡(luò)段1，讀過程數(shù)據(jù)字（Network1,processdata<=controller）為了更容易讀懂程序，下面把程序中用的符號(hào)地址表列出表5.10:,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,100,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,101,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,102,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,103,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,104,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,105,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,106,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,107,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,108,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,109,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,110,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,111,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,112,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,113,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,114,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,115,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,116,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,117,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,118,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,119,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,120,FC30功能（FC30function）,2019/12/23,121,FC30功能（FC30function）,