Profibus现场总线仪表系统在应用中的几点分析

天津比利科技发展有限公司

2013.08 <<<熏第161期

Profibus现场总线仪表系统

在应用中的几点分析

【摘要】：本文对Profibus现场总线仪表与主设备之间的数据传输格式、GSD设备文件描述以及总线仪表的工作原理和在实际应用中的几个注意问题进行了分析和阐述。

【关键词】：Profibus总线仪表；数据格式；GSD

现场总线因为其系统开放性和应用的优越性在实践已经越来越广泛的得到了应用，并且总线系统的应用特性和技术解释已经在很多领域得到了描述，以下就笔者在应用中的所涉及的几个要点进行分析和讨论。

1主从设备之间的数据传输和数据格式通过数据交换，PLC能读取设备发送回来的报文并写数据给设备，如果数据包含了模拟量测量

值，设备通常发送5个字节给PLCo

如果，设备发送的测量值比较多时，报文长度相应的增加，测量值的IEEE754计算公式是

测量值：（-1）符号位*2‘指数一127’*（1+分数）

举例说明：如果设备发送测量值数据为40FO 0000（十六进制）=01000000111100000000 000000000000（二进制）

测量值：（一1）0*2(129-127’*(1+2-1+2-

2+2-3)=1*22*(1+0.5+0.25+0.125)=1*4*1.875=7.5

在此要注意，不是所有的PL C都支持IEEE754数据格式。

PLC能通过读取设备的状态位来判断设备的自身状态信息，设备状态位数值代表不同的含义，这对设备维护和检测提供了有效的的手段。

总线仪表在与上位机数据传输过程中，节省了A/D和D/A转换中间环节，提高了数据的精度和传输速度，同时减少了中间设备及电缆的消耗，降低了劳动强度。

2总线电流消耗计算

分段耦合器的最大工作电流和其所属现场仪表设备的电流消耗量决定了一个耦合器能带动仪表设备的数量，因此，必须要对每个耦合器下的所有设备进行电流消耗计算，一般定义为：

在非危险区，允许每个段支持32个设备

在危险区，允许每个段支持10个设备

计算公式为：耦合器支持电流≥设备基础工作电流+设备最大故障电流每一种仪表设备的基础工作电流和其故障电流使不同的，因此使用时要查阅相关的设备规格数据表。

由于电缆的阻值，因此会在每个分段中产生压降，这样要计算最远的设备工作电压的大小，一般不低于9伏，计算公式为：

最远设备电压：段耦合器输出电压一段电流损耗呋电缆长度在PROF旧US-PA仪表设备应

用

（现场仪表）本期聚集

前，应该根据设计文件和技术文件，结合现场情况对总线电流功耗进行综合计算，才能确保仪表设备在通电调试后能完成与主设备正常的通讯。

3GSD文件

设备数据文件（GSD文件）包含了总线设备的各项工作参数和设备位图文件，每一种设备都有自己特定的特性描述，通常获得设备GSD文件有两种方式：通过internet访问设备网站进行文件下载：另一种是直接使用提供的含有GSD文件的磁盘。在获得GSD文件的同时，应详细的了解整个系统的网络配置和性能，主从设备之间的协议规约和硬件支持特性等，这样才能使整个系统有效地协调运行。以下是GSD文件的部分描述内容：

通讯速率定义：

9.6_supp=1

19.2_supp=1

93.75_supp=1

187.5_supp=1

500_supp=1

1.5M_supp=1

3M_supp=1

6M_supp=1

12M_supp=1

文件应用模块定义：

Module=“centork regulater”Ox3f,Ox35

EndModule：

Module=”centork t/n visu“Ox3f,Ox35

EndModule：

Module=”centork t/n”Ox39

EndModule

设备文件还包括其它内容：硬件支持，通讯字节数量，响应时间等等。

在实际应用时，某些仪表设备在完成系统组态后，主从设备出现通讯问题，经检查设备

的GSD文件，发现文件内容描述与实际组态不匹配或者有差异，调整主设备的适配参数或者修改并构造新的设备文件后系统工作正常。

4P R O FI B U S-P A仪表设备的配置和工作原理

以下内容就PROFIBUS-PA仪表设备的块模型，设备管理，物理块，变送块，功能块进行简单描述：

(1)PROFIBUS-PA仪表设备的块模型：

图1-1是一个传感器的简单的块模型，它包含了四种块，设备管理块，物理块，变送块和功能

块。传感器信号经过变送块转变为测量值，并传递

给功能块，功能块的作用是将测量值进一步的量化和输出限定，并最终作为PLC输入值。

图1-2，信号的处理对控制阀门来说是与传感器信号处理相反的过程，PLC的输出值作为控制阀门的输入设定值，经过功能块的输出范围整定，阀门设定值传送到变送块，经过信号处理并输出信号驱动执行机构运转到设定的位置。

(2)PROFIBUS-PA仪表设备的设备管理：设备管理包含的内容有：设备中有哪些块，块的索引地址，每一种块包含多少分项。

(3)PROFIBUS-PA仪表设备的物理块：物理块包含了设备特性，即设备参数和功能，比如：硬件版本，软件版本，出厂编号，设备序列号，就地控制使能，故障状态位诊断等。

(4)PROFIBUS-PA仪表设备的变送块：

变送块是传感器（执行机构）和功能块之间的独立单元，它处理传感器（执行机构）信号，并通过接口输出值到功能块。

(5)PROFIBUS-PA仪表设备的功能块：

功能块包含了基本的控制块，应用程序把周期

循环数据以一定的格式或者规律处理，功能块主要有三种块：模拟输入块，累加块，

离散量输入块。

本期聚焦（现场仪表）

5自控仪表系统接地

用电仪表的外壳，仪表盘，控制柜，箱和电缆槽，保护管，支架，底座等正常部带电的金属部分，由于绝缘破坏而有可能带危险电压，均应做保护接地。对于供电电压不高于36V的就地仪表或者开关，当无特殊要求时，可不做保护接地。仪表的保护接地应接到电气工程低压电气设备的保护接地网上，注意不应串联接地：仪表控制系统应单独做工作接地，工作接地包括信号回路接地和屏蔽接地。在做接地时，应注意接地阻值符合技术要求。

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●',j ---'---'!|4'-___』1

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在一些地方雷击比较多时，应考虑防雷接地。有效的接地系统可承受过载电流，并迅速将其导人大地。消除电子噪声干扰，为整个控制系统提供公共信号参考点。接地在实际应用中容易被忽视，但却是很重要的一项工作，很多在实验室试验成功的工作，在现场却总会遇到各种问题，比如：安装位置的磁场效应，周围动力设备的电磁干扰，电源污染等，因此有效地接地系统提供的保护有两方面：人员保护和设备保护。

profibus

PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。PROFIBUS传送速度可在9.6kbit/s～12Mbit/s范围内选择，且当总线系统启动时，所有连接到总线上的装置应该被设成相同的速度。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等其他领域自动化。 PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案 PROFIBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS－DP、PROFIBUS－PA、PROFIBUS-FMS 。主要使用主-从方式，通常周期性地与传动装置进行数据交换。 PROFIBUS–DP：是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I／O的通信。使用PROFIBUS－DP可取代24VDC或4－20mA信号传输。 PORFIBUS－PA：专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并有本征安全规范。 PROFIBUS－FMS：用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。 与其它现场总线系统相比，PROFIBUS的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证，并经实际应用验证具有普遍性。 现场设备信息格式及功能描述规范称为―行规‖(Profile)，行规可有效实现各种现场设备应用层互联。 1、通信行规 Profibus通信行规定义用户怎样通过共同的传输介质串行地传输设备的数据。DP是使用最频繁的通信行规。 2、物理行规 PROFIBUS提供了三种数据传输技术（物理行规）： （1）用于DP和FMS的RS485传输。 （2）用于PA的IEC1158－2传输。 （3）光纤：用于提高抗干扰性和增大网络距离。 耦合器或链接器用于各种传输技术之间的转换。 3、应用行规 描述与所使用的传输技术相一致的通信协议的内部活动。最重要的：PA行规。 Profibus 是一种多主站系统，可以实现多个控制、配置或可视化系统在一条总线上相互操作。拥有访问权( 令牌) 的主站无需外部请求就可以发送数据。而从站是一种被动设备，不享有总线访问权。从站只能对接收到的消息进行确认，或者在主站请求时进行发送。波特率支持9.6k 至12M 。总线上最多可连接126 个设备。Profibus 也支持广播和多点通讯PROFIBUS 协议结构 PROFIBUS协议结构是根据ISO7498国际标准，以开放式系统互联网络作为参考模型的。第一层定义物理的传输性，第二层定义总线存取协议，第七层定义应用功能，3－6层未用。（1）PROFIBUS－DP：定义了第一、二层和用户接口。第三到七层未加描述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同PROFIBUS－DP 设备的设备行为。 （2）PROFIBUS－FMS：定义了第一、二、七层，应用层包括现场总线报文规范（ FMS）和低层接口(Lower Layer Interface － LLⅠ)。FMS包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的

现场总线论文

南阳理工学院控制仪表及装置结课论文 学院（系）：机械与汽车工程学院专业：测控技术与仪器 学生：梁梓鸣 指导教师：李珍 完成日期2014年12月

南阳理工学院控制仪表及装置结课论文 现场总线总结报告 Field-bus Summary Report 总计：毕业设计（论文）11 页 表格：0 个 插图： 10 幅

南阳理工学院控制仪表及装置结课论文 现场总线总结报告 Fieldbus Summary Report 学院（系）：机械与汽车工程学院 专业：测控技术与仪器 学生姓名：梁梓鸣 学号：1302314011 指导教师（职称）：李珍（高级工程师） 评阅教师： 完成日期：2014年12月 南阳理工学院 Nan yang Institute of Technology

现场总线总结报告 测控技术与仪器梁梓鸣 [摘要]现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络，也称现场网络。也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。现场总线的产生对工业的发展起着非常重要的作用，对国民经济的增长有着非常重要的影响。现场总线逐渐在工业现场推广，不少设备不但具有传统仪表的功能，而且还具备现场总线的功能、在DCS中，现场总线被广泛应用。 ［关键词］现场总线；网络；通讯 Fieldbus Summary Report Measurement & Control Technology and Instruments Major LIANG Zi－ming Abstract:Fieldbus refers to the factory focuses on the digital communication between the measurement and control of the machine in the network,also called field network.Is the sensor, various operating terminal and communication between the controller and the controller communication between specialized network.Fiedbus production plays a very important role to the development of industry,have a very important impact on the growth of the national economy. Fieldbus is gradually popularized in industrial field,a lot of equipment not only has the function of the traditional instrument,but also has the function of fieldbus,in the DCS,fieldbus is widely used. Key words:Fieldbus;network;communication

用Profibus-DP现场总线控制ACS800变频器的方法

用PROFIBUS-DP现场总线控制 ACS800系列变频器的方法 北京迪安帝科贸有限公司曲冬辉 摘要：文章详细介绍了ACS800系列变频器在PROFIBUS-DP现场总线控制系统中的参数设置，数据格式和控制方法。 关键词：PROFIBUS 现场总线 ACS系列变频器 引言 现场总线技术已成为世界自动化技术的热点，近年来在我国工业自动化系统中已受到关注并推广应用。PROFIBUS-DP是现场总线PROFIBUS中广泛应用的一种协议、主要用于现场级的主从通信，实现现场级控制系统与分布式I/O及其他现场级设备之间的通信（它有极好的抗电磁干扰性能）。由于Siemens公司对PROFIBUS现场总线的大力推广以及其在国内的影响力，我国工业自动化系统已广泛应用了PROFIBUS-DP现场总线。 ABB公司的ACS系列变频器由于其优异的性能，在各个行业得到大量应用。本文以ACS800系列变频器为例，详细介绍用PROFIBUS-DP现场总线系统控制ACS800系列变频器的方法，希望对广大工程技术人员有所帮助。一．PROFIBUS-DP现场总线控制器（如PLC或DCS系统）的设置: 1．安装ABB变频器GSD文件 ABB_0812.GSD； 2．在系统PROFIBUS-DP硬件配置中添加从站ABB Drives RPBA-01，站号为2（或其它站号）,插入PPO Type Module为4； 3．在2号从站的参数设置中，将Operation Mode改为Vendor Specific（即ABB传动协议）； 4．其它为默认配置； 5．将配置下载到主站中。 6．这样主站对从站2的输出区（OUTPUT）的数据结构为： Output：含义： 第一个字用于ABB传动通信协议的控制字CW 第二个字变频器的给定值REF1 第三个字变频器的给定值REF2 第四个字变频器的给定值REF3（由ACS800变频器参数90.01决定）第五个字变频器的给定值REF4（由ACS800变频器参数90.02决定）第六个字变频器的给定值REF5（由ACS800变频器参数90.03决定）7．主站对从站2的输入区（INPUT）的数据结构为： Input：含义： 第一个字用于ABB传动通信协议的状态字SW 第二个字变频器的实际值ACT1（由ACS800变频器参数92.02决定）第三个字变频器的实际值ACT2（由ACS800变频器参数92.03决定）第四个字变频器的实际值ACT3（由ACS800变频器参数92.04决定）第五个字变频器的实际值ACT4（由ACS800变频器参数92.05决定）第六个字变频器的实际值ACT5（由ACS800变频器参数92.06决定）

现场总线论文

测控技术与测控网络系统 （论文） 题目：PROFIBUS 2013年 5月4日 P R O F I B U S

摘要 PROFIBUS是面向工厂自动化和流程自动化的一种国际性的现场总线标准。它已被广泛应用于制造业自动化（汽车制造，装瓶系统，仓储系统）、过程自动化（石油化工，造纸和纺织品工业企业）、楼宇自动化（供热空调系统）、交通管理自动化、电子工业和电力输送等行业。在可编程控制器、传感器、执行器、低压电器开关等设备之间传递数据信息。 关键词： PROFIBUS，网络化测控系统，现场总线，总线存取 一．当前网络化测控系统的现状和发展趋势： 测控技术的两个方面，一个是测一个是控。“测”是依靠传感器和信号传输电路，即测控电路；“控”则是依靠现代计算机的计算处理能力，根据数据得出相应结果，

通过反馈等方式控制整个系统。计算机已经成为测控技术中的中坚力量，于是，网络技术也就自然而然的越来越成为测控技术满足实际需求的关键支持。但是不可否认，测控电路依然是测控技术发展的基础，和另一个重要的发展方向。 目前，应用较多的现代控制策略主要有自适应控制、变结构控制、鲁棒控制和预测控制等。就应用而言，现代测控技术在当今社会的各个行业中,起着举足轻重的作用。其中，现场仪表与控制室装置之间通信采用模拟信号4～20mA，数字控制仪表内部的信号处理为数字信号，但输入仍为4～20mA，控制装置之间和控制装置与上位计算机之间采用数字通信技术。例如目前数字控制仪表，DCS系统，PLC系统，FCS系统等。 从20世纪80年代中期以来，CIMS日渐成为制造工业的热点，原因在于CIMS是在新的生产组织原理和概念指导下形成的一种新型生产模式。大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。随着现代科学技术以及复杂自动控制系统和信息处理与技术的提高，现代检测技术将朝着检测结果高精度、系统智能化、检测结果数字化、检测功能多元化、检测器件微型化、检测系统自动化的放向发展，它将广泛应用于工业、农业、家庭、医学、军事和空间科学技术等许多科学领域。测量单元微小型化、智能化测量控制与仪器仪表大量采用新的传感器、大规模和超大规模集成电路、计算机及专家系统等信息技术产品，不断向微小型化、智能化发展，从目前出现的“芯片式仪器仪表”，“芯片实验室”、“芯片系统”等看，测量单元的微小型化和智能化将是长期发展趋势。从应用技术看，微小型化和智能化测量单元的嵌入式连接和联网应用技术得到重视。测控范围向立体化、全球化扩展，测量控制向系统化、网络化发展。随着仪器仪表所测控的既定区域不断向立体化、全球化甚至星球的发展，仪器仪表和测控装置向测控装置系统化、网络化方向发展。例如卫星测控系统，运载火箭上配置的各种传感器就达到数千，而卫星上各种测控装置构成一个完整的自动测控系统，然后和多个地面站的测控系统构成一个广域测控系统。 二．现场总线简介： 1、基金会现场总线（FF）.FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为 31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传

PROFIBUS现场总线9页

PROFIBUS现场总线 Abstract: PROFIBUS is an international, open and equipment vendor independent standard for field bus communication. It is widely used in manufacturing automation, process industrial automation and buildings, transportation, electricity and other areas of automation. This article focuses on domestic and international developments in PROFIBUS, its technical characteristics, its technical advantages and prospects in automation control area. Keyword: field bus, open control system, PROFIBUS；PROFIBUS-DP；PROFIBUS-PA；PROFIBUS-FMS；IEC61158；EN50170 standard；RS-485 一．概述 随着计算机、控制、通信和网络等技术的进步，现场总线在20世纪80年代中期逐渐发展起来。现场总线是应用在生产现场测量与控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多节点通信的底层控制网络。PROFIBUS是过程现场总线（ProcessField Bus）的缩写。德国科学技术部总结了20世纪80年代德国工业界自动控制技术的发展经验，为了适应分散控制系统的发展要求，对各公司自己定义的网络协议加以规范化、公开化，使得不同厂家生产的自动控制设备在网络通信级互相兼容、遵守同一协议，以利于提高工业标准化水平，于1987年列为德国国家项目，由13家大公司（如SIEMENS、ABB、AEG等）及5家研究所经过2年多的时间完成。1991年，PROFIBUS成为德国国家标准DIN

现场总线论文

现场总线论文 题目：现场总线的现状及其发展趋势班级：电子1302 学号：1310910215 姓名：李天德

摘要： 现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。现场总线技术自20世纪90年代出现以来已成为世界范围内自动化技术发展的热点之一，广泛用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系，被誉为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。我国自20世纪90年代后期即开始引入并研究总线技术，将其作为今后工业过程控制技术研究的重点，并于1996年正式将现场总线技术的研究和产品.开发列入九五国家重点科技攻关项目。 Digital communication between field instruments and control room instrumentation are collectively referred to as fieldbus. Fieldbus technology since the 1990 s has become a worldwide one of the hotspots for the development of automation technology, is widely used in process automation, manufacturing automation, building automation and other fields of field intelligent device interconnection communication network. It as the basis of factory of digital communication network, communication between the scene of the production process and control devices and the connection between the higher control management level, is known as the "automation instrument and control system of a change". Since the late 1990 s in our country started to introduce and study bus technology, and use it as a focus in the study of industrial process control technology in the future, and in 1996 formally to fieldbus technology research and product. The development in the ninth national key scientific research projects. 关键词：现场总线、数字通讯、集散系统 Keywords: field bus, digital communication, distributed systems

基于ProfibusDP总线控制的机电一体化系统

万方数据

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基于Profibus-DP总线控制的机电一体化系统 作者：王立， 于玲， 赵艳菊， WANG Li， YU Ling， ZHAO Yanju 作者单位：王立,于玲,WANG Li,YU Ling(天津轻工职业技术学院,自动化系,天津,300380)， 赵艳菊,ZHAO Yanju(天津大学,机械工程学院,天津,300072) 刊名： 电力自动化设备 英文刊名：ELECTRIC POWER AUTOMATION EQUIPMENT 年，卷(期)：2009，29(6) 被引用次数：0次 参考文献(15条) 1.siemens公司Simatic S7-200可编程序控制器系统手册 2.Siemens公司Simatic S7-300 S7-400语句表编程手册 3.天津市龙洲科技仪器有限公司Me093399型机电一体化实训系统实验指导书 2005 4.北京亚控科技发展有限公司组态王使用手册 2008 5.Siemens公司Simatic S7-300参考手册 6.张浩.谭克勤.朱守云现场总线与工业以太网络应用技术手册 2002 7.王杰现场总线技术的现状与发展[期刊论文]-电气传动自动化 2005(03) 8.阳宪惠现场总线技术及其应用 1999 9.刘泽祥现场总线技术 2005 10.周明现场总线控制 2002 11.潘莹玉现场总线技术及其在变电综合自动化系统中的应用 1998(01) 12.西门子(中国)自动化与驱动集团深入浅出西门子-300PLC 2004 13.李正军现场总线及其应用技术 2005 14.王锦松.刘宇现场总线控制系统的集成技术 2002(03) 15.严丽霞.瞿坦基于Profibus的经济型现场总线控制系统[期刊论文]-自动化与仪器仪表 2001(01) 相似文献(10条) 1.学位论文董艳丽基于PROFIBUS-DP现场总线的自动配料系统研究与设计2008 随着经济的发展，自动配料在工业生产中发挥着越来越重要的作用。结合机电一体化、现场总线技术以及控制理论设计高精度、信息化、自动化的智能型自动配料系统成为配料领域发展的必然趋势。 现场总线技术综合了计算机技术、通信技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表技术等多种技术手段，构成了一种全分散、全数字、智能、双向、互联、多变量、多接点的通信与控制系统。本文运用PROFIBUS-DP现场总线协议构建了一个分布式的PLC控制系统，实现了传输信号的数字化，其全分布、全数字、全开放的特性，解决了集散型控制系统中存在的不足。 配料工艺的多样性、控制系统的复杂性和PLC程序设计偏重于逻辑设计等面向过程的特点，使得配料控制程序的可读性差，不利于以后的系统维护和功能扩展。因此，本文借鉴面向对象的思想，使PLC的程序设计在提高质量的同时，向工业化的设计方法靠拢，为大型PLC的程序集体协同开发提供保障。 在系统组态软件的设计中，从配料工艺流程分析，到系统通信组态、变量组态和管理、图形界面制作、动态对象设计、全局脚本程序设计，本文均有详细的说明。 配料数据的实现主要包括生产数据库的设计、配方管理系统和动态库文件三个模块，模块间层次分别采用ADO和ODBC API数据库技术实现。利用可视化编程工具VB和VC对WinCC的报表和数据处理功能加以扩展。 系统的整体设计结合了计算机和自动控制的思想，提出了一套基于柔性开发的结构化方法。利用面向对象设计方法和软件重用的概念，设计了可重用模块。利用模块化的思想，基于WinCC与PLC，方便的实现了系统的自动控制。软件组态灵活，控制方案完全适应不同层次用户的需要，维护方便。硬件上支持与多种设备相连接，可以组成不同的控制系统。采用现场总线通信网络，将生产过程数据上送到管理层，实现数据共享及远程监控。该设计实现了“机电一体、软硬结合、管控兼备”的性能，并通过预留的参数设置接口，使内部程序模块化、规范化、商业化。 2.期刊论文邢君平.XING Jun-ping基于PROFIBUS的智能电梯式立体车库控制系统设计-保定学院学报2008,21(2) 分析研究现场总线技术与PLC及网络技术,根据现场总线技术和电梯式车库的结构形式提出了控制系统的总体方案,设计了基于PROFIBUS-DP总线技术的控制系统;并在Me093399型机电一体化系统设备上进行了实验验证,达到设计目标. 3.学位论文王红莲PROFIBUS现场总线在智能低压电器中的应用2008 智能化的低压电器是一种把微处理技术、网络技术和信息技术与现代机电一体化集成在一起的高新技术产品。现场总线技术在智能化低压电器产品中的应用，使得新一代的低压电器产品显示出了优越的性能和更强的生命力，是智能化低压电器产品发展的标志。日前在智能化低压电器中应用比较广泛的现场总线技术有PROFIBUS总线、CAN总线、DEVICENET总线、MODBUS总线。 本文主要针对的是PROFIBUS-DP现场总线在智能低压电器中的应用。本文首先论述了PROFIBUS 现场总线技术在国内外的研究现状及其在智能化低压电器中的发展趋势以及课题的研究意义

PROFIBUS-DP现场总线的结构及应用

PROFIBUS-DP现场总线的结构及应用 Profibus 的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170 作保证，并经实 际应用验证具有普遍性。目前已广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和 楼宇、交通电力等领域。 Profibus 由3 个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分布I/O 系统）、PROFIBUS-PA（Process Automation，现场总线信息规范）和PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification，过程自动化）。 PROFIBUS-DP 是一种高速、低成本通信，专门用于设备级控制系统与分散 式I/O 的通信。使用PROFIBUS-DP 可取代24V DC 或4～20mA 信号传输。PORFIBUS-PA 专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构连在一根总线上， 并有本质安全规范。PROFIBUS-FMS 用于车间级监控网络，是一个令牌结构的 实时多主网络。 1．PROFIBUS 的协议结构PROFIBUS 协议结构是根据ISO7498 国际标准，以OSI 作为参考模型的。PROFIBUS-DP 定义了第1、2 层和用户接口。第3 到7 层未加描述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能， 并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP 设备的设备行为。PROFIBUS-FMS 定义了第1、2、7 层，应用层包括现场总线信息规范（FMS）和低层接口（LLI）。FMS 包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务；LLI 协 调不同的通信关系并提供不依赖设备的第2 层访问接口。PROFIBUS-PA 的数 据传输采用扩展的PROFIBUS-DP 协议。另外，PA 还描述了现场设备行为的 PA 行规。根据IEC1157-2 标准，PA 的传输技术可确保其本质安全性，而且可 通过总线给现场设备供电。使用连接器可在DP 上扩展PA 网络。2．PROFIBUS 的传输技术PROFIBUS 提供了三种数据传输型式：RS-485 传

PROFIBUS总线技术的基础知识

Profibus总线技术 一、什么是Profibus现场总线？ 现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通讯的数字总线。当然，生产过程包括连续生产和断续生产两种。Profibus现场总线是其中的一种。 简单的说就是Profibus通过总线把各分散的现场设备（传感器和执行机构）连接到控制器或控制系统，同时支持工厂自动化和过程自动化以及驱动应用。 二、Profibus总线的三种行规 Profibus现场总线包括：Profibus-FMS、Profibus-DP、Profibus-PA。相应的通信方式的应用领域及优点为;FMS主要是是通用目的的自动化，是大范围的应用，多主通信；DP主要是工厂自动化，它的特点主要是快速，即插即用，高效廉洁；而PA主要应用于过程自动化，面向应用，需要总线供电，要求符合本质安全的。 目前来看，市面上主要应用还是Profibus-DP网络，所以接下来的我将主要介绍DP网络的一些知识。 三、Profibus-DP定义的三种设备类型 1、DP-1类主设备（DPM1） 中央控制器，它与分散的I/O设备（DP-从）交换数据； 允许若干个DPM1同时存在，典型性的设备是PLC,PC,VME。 2、DP2类主设备（DPM2） 组态、监视或工程工具，它被用来设定网络或参数、监视DP-从设备 3、DP-从设备 直接连接I/O信号的外围设备； 典型的设备是输入、输出、驱动器、阀、操作面板等等。 四、Profibus-DP-主站和DP从站间的数据传输 1、参数化阶段

从站由DP-主站用现行总线参数、监控时间和从站的特定参数进行参数化。 2、组态阶段 DP-主站对DP-从站所需要的配置和现行的配置进项比较。 3、用户数据传输阶段 在参数化和组态成功后，DP-从站改变其状态进入用户数据交换阶段。 在此阶段，从站的参数化能被更改，而不必中断数据传输。 注意：在这三个阶段中，都可以附加诊断数据和控制命令的传输。 五、Profibus的主要应用 Profibus总线技术现在在国内的发展已经相对比较成熟，它应用的行业也比较广泛。其中工厂自动化中有：车辆制造、灌装工厂、库存系统、开关设备玻璃生产等等；过程自动化中有：化学工业、石化工业、造纸和纺织工业、食品粮食工业、电站、污水处理等等；另外一些驱动技术和安全应用行业也是非常广泛的。 六、网络的调试、维护和诊断 众所周知，现在Profibus总线网络的应用已经越来越多，那么对于网络的维护和诊断也变得越来越重要，不可忽视。那么对于网络诊断个工具我们可能了解的不是很多，我也只是接触了几种，其中它包含两种类型，一种是在线式的，T H LINK Profibus硬件加软件TH SCOPE；另一种是手持式的，NetTESTⅡ和Profibus Test 5。两种类型的工具在诊断过程中的使用可以结合的，所谓在线式的就是长期在线监测，实时记录网络的状态，每个站点的工作状况，是否出现问题，什么时间出现的问题，可能出现了什么问题，并给出相应的建议，这种情况对于那种出现间歇性故障的网络是非常有帮助的，因为这种故障是我们完全没办法预期的，但是这种故障有时会严重影响生产质量的，因此诊断工具的重要性就可想而知了。 同时，检测到网络出现故障之后，可以带着手持式的诊断工具进行检测，一一排查网络中每一个站点可能出现的问题，我们可能都知道，对于Profibus网络的故障来说，百分之**十的故障都是发生在物理层的，那么这两款手持式的诊断工具-NetTESTⅡ和Profibus Test 5在这方面的诊断是非常强大的，他们可以： comsoft NetTEST II网络分析测试仪，可以系统的检测每一段DP网络，其中大部分的常见错误，比如安装错误，短路，线缆中断，或者屏蔽中断都能够在实际操作之前被检测和解决，而且不管DP从站是连接还是断开，是通电还是断电都是可以的。 NetTEST II能够检测和准确找出以下错误： ◆两根信号线A和B之间的短路 ◆信号线A或者信号线B以及屏蔽情况 ◆线缆中断或者屏蔽中断 ◆交叉的信号线A-B ◆不准确的或者丢失的总线终端 ◆总线终端的错误位置 ◆线缆长度不合适 ◆错误的总线电缆波阻抗 ◆错误类型的电缆 ◆不够高的传送和接收级别 ◆不允许的支线 ◆反射 PROFIBUS Tester 5 BC-700-PB是一款功能强大的DP总线诊断和故障排除工具，用于PROFIBUS线缆测试、物理链路层信号质量检测和协议层通信分析。PB-T5内置充电电池，单机模式下可以图形化显示信号质量柱状图，快速查看检测结果。存储在PB-T5中的检测结果可导入到PC软件中用于更详细分析。在不影响PROFIBUS正常运行的情况下，PROFIBUS-Tester 5对DP段内所有主从站的物理层和协议层同时进行完整检测，从而分析网络状况并定位故障

现场总线控制系统论文

河海大学常州校区 毕业设计（论文） 年级专业12级机电一体化技术 学生姓名许旸 指导教师朱丹青 评卷人 教学地点常州冶金技师学院 年月日

摘要 作为自动化领域的热点之一，现场总线己成为自动化系统与分散的现场设备间信息交换的主要技术。PROFIBUS是国际上应用十分广泛的工业过程现场总线，主要应用于加工自动化、过程自动化、楼宇自动化等领域。 文章从结合所研究的水厂的实际需要出发，将先进的现场总线技术、以太网技术与传统的机械电气技术相结合，并应用到水厂控制系统的实际设计过程中。在电气控制系统的设计过程中，采用了上位机加下位机的设计模式，组建了远程集中控制与现地控制相结合的控制网络。上位机选用功能强大的工控组态软件——组态王和操作方便灵活的触摸屏。下位机则采用可靠性高的可编程控制器和先进的PROFIBUS现场总线完成对现场设备的控制。 关键词：可编程控制器，现场总线，PROFIBUS-DP，监控系统

The ControlSystem Based on Fieldbus Abstract Nowadays, the technology of Fieldbus has become the hotspot in the research field of automation and become the main method of communication and exchange of information in the DCS systems. And the Profibus is a kind of Fieldbus broadly used in many situations of process control of industry such as automation of processing, automation of machining and automation of building. According to the actuality of the studied water station, the thesis combine the advanced Fieldbus technique,Ethernetand the traditionalmachine andelectric technique together, and use them to design the supervise controlling system of the water station. During the designing of the electricity control system, the thesis used the mode that made up of monitor system and control system, formatted a network thatiscombinedbyfarconcentratescontrolsystemandnearlycontrol system. The monitor system chooses the functional monitoring software—the king monitor and the man-machine interface, which operated conveniently. And the control system chooses dependablyprogrammablelogiccontrollerandadvanceProfibus Fieldbus to completely control the spot equipments. Keyword：PLC, Fieldbus,PROFIBUS-DP,Supervise Controlling System

用PROFIBUS-DP现场总线控制 ACS800系列变频器的方法

一．PROFIBUS-DP现场总线控制器（如PLC或DCS系统）的设置: 1．安装ABB变频器GSD文件 ABB_0812.GSD； 2．在系统PROFIBUS-DP硬件配置中添加从站ABB Drives RPBA-01，站号为2（或其它站号）,插入PPO Type Module为4； 3．在2号从站的参数设置中，将Operation Mode改为Vendor Specific（即ABB传动协议）； 4．其它为默认配置； 5．将配置下载到主站中。 6．这样主站对从站2的输出区（OUTPUT）的数据结构为： Output： 含义： 第一个字 用于ABB传动通信协议的控制字CW 第二个字 变频器的给定值REF1 第三个字 变频器的给定值REF2 第四个字 变频器的给定值REF3（由ACS800变频器参数90.01决定） 第五个字

变频器的给定值REF4（由ACS800变频器参数90.02决定）第六个字 变频器的给定值REF5（由ACS800变频器参数90.03决定） 7．主站对从站2的输入区（INPUT）的数据结构为：Input： 含义： 第一个字 用于ABB传动通信协议的状态字SW 第二个字 变频器的实际值ACT1（由ACS800变频器参数92.02决定）第三个字 变频器的实际值ACT2（由ACS800变频器参数92.03决定）第四个字 变频器的实际值ACT3（由ACS800变频器参数92.04决定）第五个字 变频器的实际值ACT4（由ACS800变频器参数92.05决定）第六个字 变频器的实际值ACT5（由ACS800变频器参数92.06决定）图1 PPO消息类型二．ACS800变频器参数的设置步骤：

profibus习题及答案

1.查阅资料比较CAN、FF、PROFIBUS总线得实际应用情况包括应用领域、特点、趋势？ 答:CAN总线能提高系统得可靠性、实时性及灵活性,世界上主要得汽车制造厂商都采用CAN总线作为数据通信系统,目前已发展成为汽车电子系统得主流总线,目前就是为数不多得国际标准现场总线。目前其技术比较成熟,控制芯片已经商品化,NXP,TI,意法,Atmel等各大主流得芯片制造商,都集成了一个或多个CAN总线控制器,由此形成了一定得价格优势。 由于其高性能,高可靠及独特得设计,在现代分布式测量与控制技术领域得应用愈加广泛,在铁路、交通、自控、仪表、航空航海、机械工业等领域逐步提高了市场范围。 基金会现场总线FF就是一个国际性得协会组织,有100多个会员单位,包括Foxboro、横河电机、ABB, Siemens等全球主要得过程控制供应商与最终用户。FF物理介质支持双绞线、光缆与无线发射。协议符合IEC61158-2标准。其物理介质得传输信号采用曼彻斯特编码。由于世界上大得仪表公司与用户都参加了FF,因此FF开发得现场总线产品在品种与性能上都能满足控制要求,选择范围比较广,使用方便并且价格合理。FF能实现产品得可互操作性与可互换性。功能块比较完全,用户组网及使用都比较方便。并且留有空间,可供用户开发具有独特功能得功能块。产品开发、试验及推广实力雄厚,考虑完善,产品得可靠性与实用性较高。FF总线由于其本质安全以及易于集成、便于开发、网络协议完善等特点,广泛应用于工业自动化与过程自动化领域,特别就是仪表领域。在过程自动化领域中,FF总线得市场份额占有并仍将占用巨大优势。 PROFIBUS由三部分组成,即PROFIBUS-FMS(现场总线报文规范)、PEOFIBUS-DP(分散型外围设备)及PROFIBUS -PA(过程自动化)。其中,PROFIBUS -DP就是专门为自动控制系统与分散I/0得设备级之间进行通信使用得。PROFIBUS-PA就是专门为过程自动化设计得,可使传感器与执行器接在同一根公用得总线上,甚至在本质安全区也可接上。根据IEC1158-2国际标准,PROFIBS -PA用双线进行总线供电与数据通信。PROFIBUS-FMS用来解决车间级通用性通信任务。FMS提供强有力得通信服务,用于完成中等传输速度得循环与非循环得通信任务。PROFIBUS现场总线技术投放时间较长,因而它得渗透领域比较宽广,并且它对OSI标准得第三层到第七层进行了简化,这种结构确保了数据传输得快速与有效进行,适应性更强,同时有稳定得标准及全世界许多厂家得支持与应用,拥有全球最多得供货厂商数。目前市场份额占欧洲首位,而且PROFIBUS总线产品在市场份额中得占有率以每年25%得增长率增长,在国内PROFIBUS第一个取得国标GB/T 10308、3-2001,目前国内占有率最高,可以预见未来几年依然起主导作用,有望成为在国际上推广速度最快、用户最多、应用范围最广及最有发展前景得现场总线。 2.比较RS485与RS232协议得区别 答:RS232: (1)接口得信号电平值较高,易损坏接口电路得芯片,又因为与TTL 电平不兼容故需使 用电平转换电路方能与TTL电路连接。 (2) 传输速率较低,在异步传输时,波特率为20Kbps。 (3) 接口使用一根信号线与一根信号返回线而构成共地得传输形式, 这种共地传输容 易产生共模干扰,所以抗噪声干扰性弱。 (4) 传输距离有限,最大传输距离标准值为50英尺,实际上也只能用在50米左右。 RS485: (1)逻辑“1”以两线间得电压差为+(2—6) V表示;逻辑“0”以两线间得电压差为-(2—6)V 表示。接口信号电平比RS-232-C降低了,就不易损坏接口电路得芯片, 且该电平与TTL 电平兼容,可方便与TTL 电路连接。 (2) RS-485得数据最高传输速率为10Mbps (3)RS-485接口就是采用平衡驱动器与差分接收器得组合,抗共模干能力增强,即抗噪

现场总线及Profibus应用

现场总线及Profibus应用 1 引言 随着网络技术的不断发展，因特网正在把全世界的计算机系统、通信系统逐渐集成起来，形成信息高速公路，从而形成一个公用的数据网络。以计算机(Computer)、通信(Communication)和控制(Control)为代表的“3C”技术迅速发展，使得网络集成信息自动化正在迅速应用到现场设备、控制、管理和市场的各个层次，并迅速进入工业制造、工业流程、环境工程、民用工程等应用领域。[1] 而现场总线(Fieldbus)作为当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现，标志着工业控制领域又一个新时代的开始，并将对该领域的发展产生重要影响。 2 现场总线 2.1 现场总线的产生背景 随着控制、计算机、通讯、网络等技术的发展，信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理的各个层次、覆盖从工段、车间、工厂、企业乃至世界各地的市场。信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的深刻变革，现场总线就是在这种形式下发展起来的新技术。[1] 20世纪50年代至今，工业过程控制仪表一只采用4~20mA的标准信号。 20世纪60年代，测控系统一般采用直接数字式控制系统。 20世纪70年代，数字式计算机被映入到测控系统中，此时的计算机提供的是集中式控制处理。 20 世纪80 年代，微处理器被嵌入到各种仪器设备中，而形成了分布式控制系统(DCS)，这种分布式控制系统经历了若干发展阶段，从集散控制系统(DCS)、现场总线控制系统( FCS) 到智能控制、维护、管理集成系统(ICMMS)，控制单元日益智能化，控制的方式日益走向多智能控制单元的协同工作模式[2]。 由于各种现场总线技术的相继出现，人们对传统的模拟仪表和控制系统要求变革的呼声越来越高，现场总线为引入智能现场仪表提供了一个开放平台。基于现场总线的分布式控制系统(Fieldbus Control System, FCS)是在传统的分布式控制系统(Distributed Control System, DCS)的基础之上发展起来的，顺应了自动控制系统发展的潮流。 2.2 现场总线的基本概念 按照国际电工委员会IEC61158的标准定义，现场总线是安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动空盒子装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线[1]。它的本质含义主要表现在以下三个方面：现场总线是一种低带宽的计算机局域网；现场总线是一种数字通信协议；现场总线是开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。图1为DCS与FCS 的对比。

现场总线(PROFIBUS)技术简介

现场总线（PROFIBUS）技术简介 摘要： 本文详细的介绍PROFIBUS的概念以及相关的基础知识。 内容： 第一章：现场总线技术及PROFIBUS 1.1 现场总线技术的由来 1.1.1 CIMS体系结构及工业数据结构的层次划分 根据工厂管理、生产过程及功能要求，CIMS体系结构可分为5层，即工厂级、车间级、单元级、工作站级和现场级。简化的CIMS则分为3层，即工厂级、车间级和现场级。在一个现代化工厂环境中，在大规模的工业生产过程控制中，工业数据结构同样分为这三个层次，与简化的网络层次相对应。如图1-1所示。 图1-1：简化的CIMS网络体系结构

1.1.2 现场级与车间级自动化监控及信息集成是工厂自动化及CIMS不可缺少的重要部分。 现场级与车间级自动化监控及信息集成系统主要完成底层设备单机控制、连机控制、通信连网、在线设备状态监测及现场设备运行、生产数据的采集、存储、统计等功能，保证现场设备高质量完成生产任务，并将现场设备生产及运行数据信息传送到工厂管理层，向工厂级MIS系统数据库提供数据。同时也可接受工厂管理层下达的生产管理及调度命令并执行之。因此，现场级与车间级监控及信息集成系统是实现工厂自动化及CIMS系统的基础。 1.1.3 传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统 传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统（包括：基于PC、PLC、DCS 产品的分布式控制系统），其主要特点之一是，现场层设备与控制器之间的连接是一对一（一个I/O点对设备的一个测控点）所谓I/O接线方式，信号传递4-20mA（传送模拟量信息）或24VDC（传送开关量信息）信号。如图1-2所示： 图1-2：传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统 1.1.4 系统主要缺点 （1）信息集成能力不强：控制器与现场设备之间靠I/O连线连接，传送4-20mA 模拟量信号或24VDC等开关量信号，并以此监控现场设备。这样，控制器获取信息量有限，大量的数据如设备参数、故障及故障纪录等数据很难得到。底层数据不全、信息集成能力不强，不能完全满足CIMS系统对底层数据的要求。 （2）系统不开放、可集成性差、专业性不强：除现场设备均靠标准4-20mA/24VDC连接，系统其它软、硬件通常只能使用一家产品。不同厂家产品之间缺乏互操作性、互