PROFIBUS 现场总线技术问题
PROFIBUS基本知识

PROFInet IEC 61158/61784 PROFIBUS IEC 61158/61784 AS-Interface IEC 62026
China PROFIBUS Organization(CPO)
自动化技术中的通信
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PROFIBUS安装培训,2006现场源自线在自动化系统中的位置工厂级
区域控制器
车间级监控 网
控制 器
控制 器
现
现
场
场
总
总
线
线
China PROFIBUS Organization(CPO)
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PROFIBUS安装培训,2006
什么是现场总线?
♦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、双向通信的数据总线。其中,“生产过程”包 括断续生产过程和连续生产过程两类。
Type 7 WoeldFIP
Type 8 INTERBUS
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PROFIBUS安装培训,2006
中国现场总线标准化工作的现状
。多种现场总线共存,由用户根据各自需要进行选择;
。对国际标准IEC 61158 的文本结构作适当调整,形成多种 独立的总线标准文本,并根据中国用户应用和产品开发的 需要建立相应的标准;
♦或者,现场总线是以单个分散的数字化、智能化的测 量和控制设备作为网络节点,用数据总线相连接,实现 相互交换信息,共同完成自动控制功能的网络系统与控 制系统。
China PROFIBUS Organization(CPO)
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PROFIBUS安装培训,2006
现场总线对自动控制系统和自动化系统的影响
57%
51%
CAN总线和PROFIBUS总线

CAN总线和PROFIBUS总线CAN总线和PROFIBUS总线现场总线是应用在生产现场与微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点通信的系统也称为开放式.全数字化.多点通信的底层控制网络。
①现场总线的定义:现场总线是用于现场仪表与控制室之间的一种“全数字化,双向.多变量,多点多站的通信系统”其本质含义表现在以下六个方面:现场通信网络、现场设备互连、互操作性、分散功能模块和开放式互连网络②现场总线的优点:实现了全数字化通信,不同厂家产品互操作;实现了真正的分布式控制(分散式控制):可以传送多个过程变量的同时可将仪表标识符和简单诊断信息一并传送,可以产生最先进的现场仪表,多变量变送器;提高了测试精度;增强了系统的自治性。
③几种有影响的现场总线技术Lonworks也叫LON(Locai Operating Network)是一种得到广泛应用的现场总线,由美国Echelon公司推出它采用了ISQ/OSI模型的全部七层通讯协议,采用面的对象的设计方法,通过网络变量把网络通信设计简化为参数设计,在智能建筑中得到广泛的应用;CAN(Control Area Network控制局域网)由德国BOSCH公司推出用于汽车内部测量与执行部门之间的数据通信。
国内在三表系统及楼宇自控系统中得到应用。
PROFIBUS:是德国国家标准DINl9245和欧洲标准EN50170的现场总线标准,DP型用于分散外设间的高速数据传输适合于加工自动化领域的应用。
现场总线是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。
它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。
CAN(Controller Area Network)属于现场总线的范畴,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。
较之目前许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言, 基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性:首先, CAN控制器工作于多主方式,网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据,且CAN协议废除了站地址编码,而代之以对通信数据进行编码,这可使不同的节点同时接收到相同的数据,这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强,并且容易构成冗余结构,提高系统的可靠性和系统的灵活性。
现场总线复习_期末复习2013

现有各种总线及标准不下二百种,其中P ROFIBUS现场总线、FF现场总线、LONWORKS现场总线、CANBUS现场总线等是具有一定影响和已占有一定市场份额的总线。
PROFIBUS—DP是一种高速低成本、通信,用于设备级控制系统和分散I/O_的通信,可取代24VPC或4-20mA信号传输。
PROFIBUS—DP系统可包括一级OP主站(DPMI)、二级DP主站(DPMI)、DP从站_三种不同设备。
PROFIBUS支持总线型、星型_和树型三种网络拓朴结构。
PROFIBUS协议结构是以ISOOSI国际标准为参考模型,该模型共有七层,PROFIBUS—DP定义了其中的第一,二层和用户接口。
工厂自动化网络的分层结构为工厂管理层、车间监控层和现场设备三个层次。
PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS是PROFIBUS提供的三种数据传输类型。
PROFIBUS—DP允许构成单主站或多主站系统,在同一总线上最多可连接126个站点。
单主站系统总线运行阶段, 总线上只有1个活动主站, 多主站系统总线运行阶段,总线上有多个主站。
RS—485传输是PROFIBUS最常用的一种传输技术,常称为H2,采用的电缆是屏蔽双绞铜线。
PROFIBUS—DP系统行为有停止、清除、运行三种状态。
STEP7中块的类型有:组织块OB,功能块FC,功能块FB,背景数据块,共享数据块,以及系统功能和系统模块。
STEP7中的数据类型分为三类:基本数据类型,复杂数据类型和参数数据类型。
PROFINET由PROFIBUS国际组织推出,是新一代基于工业以太网技术自动化总线标准。
PROFINET主要有两种应用方式:PROFINET I/O适合模块化分布式的应用;CBA 适合分布式智能站点之间通信的应用。
OBT只适合连接1个无光纤接口的PROFIBUS站点到集成光纤接口的光纤网上,OBT 是一个PROFIBUS的网络元件,在网段里也是一个地址。
第六章(新) Profibus总线

长安大学
本章主要内容
6.1 Profibus概述
6.2 Profibus的协议结构 6.3 Profibus的总线存取协议 6.4 Profibus的主从站开发 6.5 Profibus控制系统的集成技术
本章要求
1:熟悉Profibus协议,了解其通信模型以及 设备类型;
内部地址、数据、控制总线
SPC3 2 2 2 80C32
RAM 32KB
EPROM 64KB 接 口
地址 译码
复位 看门狗
基于Profibus总线系统设计步骤
谢 谢!!
协议---数据链路层
介质存取控制协议(MAC),数据传输服务和管理服务符合标准DIN 、 1924 1-2, GB/T9469 (PROWAY C),ISO 8802-2和ISO/IEC JTC I/SC 6N 4960 (LLC 类型1和LLC类型3)的定义。
八位位组(字符)格式是UART格式FT 1.2(带起-停同步的异步传
从站通信控制器SPC3
SPC(Simens Profibus Controller)的设计基于OSI参考 模型的第一层,需要附加一个处理器用来实现第二层和第 七层的功能。 SPC2已经集成了第二层的执行总线协议的部分,附加微 处理器执行第二层的其余功能(即接口服务和管理)。 ASPC2已经集成了第二层的大部分功能,但仍需微处理 器。可以支持12Mbaud总线,主要用于复杂的主站设计。 SPC3由于集成了全部Profibus-DP协议,有效地减轻了处 理器的压力,因此可用于12Mbaud总线。 SPC4支持DP、FMS和PA协议类型,且可以工作于 12Mbaud。
PROFIBUS技术应用推广2000年4月~9月CATETA CPO、CPCC及 SEIMENS E+H TURK等联合举办了10个城市北京上海广州南京武汉重庆 西安沈阳深圳乌鲁木齐的技术交流会对现场总线技术PROFIBUS技术应用 推广起到了很大的推动作用。
ProfiBus通讯原理【2024版】

EN 50170 Volume 2
Device Profiles Application Profiles
过程自动化
PROFIBUS-PA IEC 1158-2
- 总 线 供 电 - 本 质 安 全
PROFIBUS 簇
工厂自动化
PROFIBUS-DP RS 485 / FO
- 即 插 即 用 - 高 效、廉 价
DP的协议结构
PA的协议结构
PA主要应用于过程控制领域,可以把测量变送器、阀门、执行机构用一根总线连接起来 PA数据传输采用扩展的DP协议,只是在上层增加了描述现场设备行为的PA行规 简单的说,PA就相当于DP通信协议加上最适合现场仪表的传输协议IEC1158-2 根据IEC1158-2标准,PA可通过总线给现场设备供电,并可确保数据传输的本质安全性 当使用分段耦合器,PA装置能很方便的连接到DP网络
DP- 行规
RS-485 / 光纤
DP 基本功能
FMS的协议结构
FMS定义了物理层、数据链路层和应用层和用户接口,三到六层未加描述 物理层提供了光纤和RS485二种传输技术 数据链路层完成总线的存取控制并保证数据的可靠性 应用层定义了低层接口LLI和现场总线信息规范FMS LLI的作用是协调不同的通信关系并提供不信赖设备的第二层访问接口,FMS提供了范围广泛的功能来保证它的普遍应用 在不同的应用领域中,具体需要的功能范围必须与具体应用要求要适应,这些适应性定义称之为行规,行规提供了设备的可互换性,保证不同厂商生产的设备具有相同的通信功能 FMS在用户接口中规定了相应的用户及系统以及不同设备可调用的应用功能,定义了现场设备行为的行规
二 传输技术
现场总线系统的应用在很大程度上取决于选择哪种传输技术 除了传输可靠性、传输速度、传输距离等通用的要求以外,考虑一些使用的灵活性及其它一些机电因素也十分重要 例如,当应用于过程自动化时,特别是涉及本质安全防爆的应用场合,数据和电源在同一根总线上传输就很有必要 由于单一的传输技术不可能满足所有要求,因此Profibus提供了RS485传输、IEC1158-2传输和光纤传输三种类型
PROFIBUS现场总线技术及其应用

P O IU R FB S是 一种 国 际性 的 、 放 的 、 开 已在 世 界范 围 内得到 广 泛 应 用 的现 场 总 线 . 文 主要 研 本 究开 发 了基于 P O IU R FB S现场 总线 技 术在模 块 化
1 1 P OF B S协 议 的结构 . R I U
P O IU R FB S协 议 的 结 构 是 根 据 O I O e S ( pn
生产加工控制系统 的具体应用.
Ss m I e onco ) yt t cnetn 参考模型制定 的. e nr i
P O IU .P只使用 第 l R FB SD 和第 2层 及用户 接 口. 为了获得快速和高效率的数据传输 , 对第 3
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1 P O IU R F B S现场 总线技术
收 稿 日期 :20 0 7—1 0—1 8
作者简介 :张州 (98 , 师 , 17 一)讲 河南鹤 壁人. 主要 研究方向为机械 电子控 制技 术. .a : 99 @s acm Em i z 86 i . lz n o
维普资讯
P O IU R FB S根 据 应 用 特 点 分 为 P O IU — R FB S D , R FB SF , R FB SP P P O IU —MS P O IU —A 3个 兼 容 版 本 . 中 P O IU — P是 一 种 经过优 化 的高 速通 其 R FB SD
7层 没 有定 义. 接 数 据 链 路 映射 ( i c D t 直 Dr t a e a
J e 2 o un o 8
文章 编 号 :10 0 6—4 2 (0 8 0 0 5 0 7 9 2 0 ) 2— 17— 4
P OF B S现 场 总 线 技 术 及 其 应 用 R IU
现场总线概述.

现场总线概述现场总线控制系统技术是20 世纪80 年代中期在国际上发展起来的一种崭新的工业控制技术。
现场总线控制系统(FCS)的出现引起了传统的PLC和DCS控制系统基本结构的革命性变化。
现场总线系统技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量,使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。
更重要的是从原来的面向设备选择控制和通信设备转变成为基于网络选择设备。
尤其是20世纪90 年代现场总线控制系统技术逐渐进入中国以来,结合Internet 和Intranet 的迅猛发展,现场总线控制系统技术越来越显示出其传统控制系统无可替代的优越性。
现场总线控制系统技术已成为工业控制领域中的一个热点。
1 现场总线的发展计算机控制系统的早期,采用一台小型机控制几十条控制回路,目的是降低每条回路的成本。
但由于计算机的故障将导致所有控制回路失效,所以后来发展成分布式控制(DCS),即由多台微机进行数据采集和控制,微机间用局域网(LAN)连接起来成为一个统一系统。
DCS沿用了二十多年,其优点和缺点均充分显露。
最主要的问题仍然是可靠性:一台微机坏了,该微机管辖下的所有功能都失效;一块AD板上的模/数转换器坏了,该板上的所有通道(8或16个)全部失效。
曾有过采用双机双I/O等冗余设计,但这又增加了成本,增加了系统的复杂性。
为了克服系统可靠性、成本和复杂性之间的矛盾,更为了适应广大用户要求的系统开放性、互操作性要求,实现控制系统的网络化,一种新型控制技术──现场总线控制系统(FCS)正迅速发展起来。
1.1 什么是现场总线从名词定义来讲,现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制室主机系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。
而现场总线标准规定某个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。
数据的传输介质可以是电线电缆、光缆、电话线、无线电等等。
通俗地讲,现场总线是用在现场的总线技术。
传统控制系统的接线方式是一种并联接线方式,从PLC控制各个电器元件,对应每一个元件有一个I/O口,两者之间需用两根线进行连接,作为控制和/或电源。
基于科远NT6000系统的PROFIBUS-DP总线与电动机通讯问题的处理及探究

基于科远NT6000系统的PROFIBUS-DP总线与电动机通讯问题的处理及探究发布时间:2022-03-10T16:24:36.631Z 来源:《中国电力企业管理》2021年10月作者:卢继亮[导读] 现如今,电厂正逐步向工业自动化和数字化的方向发展,而总线技术与该需求完美契合。
广东粤电花都天然气热电有限公司卢继亮广东广州 510800摘要:现如今,电厂正逐步向工业自动化和数字化的方向发展,而总线技术与该需求完美契合,其凭借数据丰富、实时高效、双向传输、节约投资等优势逐步扩大自身在电厂中的应用。
针对某天然气发电有限公司9F级燃气-蒸汽联合循环机组采用的基于科远NT6000系统的DP 总线在与电动机在通讯过程中发生的信号不通及启停故障等问题,结合相关资料,分析其解决思路,并由此引出对总线通讯在电厂应用中的局限性的思考。
关键词:现场总线;Profibus-DP;NT6000;ABB变频柜;马保Processing and exploration of communication between PROFIBUS-DP bus and motor based on Keyuan NT6000 system Lu Jiliang(Guangdong Yuedian Huadu natural gas thermal power Co., Ltd.,Guangzhou 510800,China)Abstract:Nowadays, the bus technology is gradually expanding its application in the power plant with the advantages of big data, real-time and efficiency, bidirectional transmission, saving investment and so on,which perfectly meets the demand of the power plant developing towards industrial automation and digitization step by step. In view of the signal failure and start stop fault between DP bus based on Keyuan NT6000 system and motor in the communication process of 9F gas steam combined cycle unit of a natural gas power generation Co., Ltd., combined with relevant data, this paper analyzes its solution and leads to the thinking of the limitations of bus communication in the application of power plant.Key words:field bus;Profibus-DP;NT6000;ABB frequency conversion cabinet;Motor protection device 0 引言现场总线技术是20世纪90年代推出的通信网络系统,主要用于制造业、物业以及石化厂、发电厂等为代表的注重仪表设备过程控制的场景,是一种能将各微机化测量控制设备通过数据总线的连接,实现串行信息交互、双向传输、多分支通讯及协同控制的局域网。
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PROFIBUS technical information IItechnical information IIField bus Technical QuestionsGeneral Issues1. What Bus type does your system implement. Examples CMSA/BA, CMSA/CD,master/slave, multiple masters etc.
PROFIBUS is based on a Token principle with underlying Master/ Slave communication(hybrid media access).Services:SDN-Send Data with no acknowledge (can be used for multicast/broadcast)SDA- Send Data with acknowledgeSRD- Send and Reply with Data (for efficient bi-directional data transfer)
Master APolllist AMaster CPolllist CMaster BPolllist B
Slave 1Slave 2Slave 3Slave 6Slave 4Slave 5
PollingPollingPollingPROFIBUS technical information II page 2 of1111
2. What is the maximum number of nodes that the network can support.PROFIBUS allows up to 32 nodes per segment and up to 126 nodes for one network.
3. What is the Bus topology.The base technology is a line which allows connection and removal of nodes at any timewithout breakdown.
PROFBUS allows ring and star topology as well with fiber optics.4. What is the maximum transmission distance without repeaters. What baud rateis supported at this maximum distance.
The maximum distance would be 1000m by using copper with baudrates between 9.6 –187.5 kBaud.
9.6kBaud –187.5kBaud500kBaud1.5MBaud3-12MBaudpersegment1000m400m200m100mwithrepeater10000m4000m2000m1000mperfiber opticsegment15 km15 km15 km15 km
totalwithfiber optic>200 km>200 km>200 km130 km
The maximum length may be extended with fiber optic links (up to 2300/15000 m perlink)
NetworkRR
Rsegment 1
segment 2
segment 3segment 4PROFIBUS technical information II page 3 of1111
5. What types of transmission media are used and supported.• Copper cable (shielded twisted pair- known as IBM type 1 cable)• solid and stranded cable• specialized materials for plastic surrounding• fiber optic• in glass• in plastic• Infrared
6. How many bits are allocated at a node for input and output data.PROFIBUS allows between 0 and 244 byte, determined by the device requirements forinput and output each.
7. How is the bus powered.There is no specialized bus power supply. The terminal resistors with pullup andpulldown are located at the end of the line and powered be the devices on that place. Onecombination is enough to run the system.
8. If the bus provides power to field devices what current level is available.PROFIBUS PA does supply power for intrinsic safe devices connected with twisted pair.This is done according to IEC 1158-2 specification (maximum current is 120 mA percoupler for intrinsic safe operation and >300mA for non intrinsic safe operation).
9. How are node addresses set.Two methods are supported:• DIP switches or similar techniques• setting of the node address via the bus connectionAny choice is possible
10. Does the bus provide duplicate address detection.Configuration checks for duplicate addresses.Masters will look for duplicate addresses before entering the token ring and whenunexpected frames are received.
Slave must be set up with their ident-number and with their configuration. In case of amismatch, this will be reported to the masters application.PROFIBUS technical information II page 4 of1111
11. Does the bus provide an address attendance check after the first scan.• through a so called live list• scanning of configured slaves is done cyclic• scanning for new masters is executed all time
12. Does the bus provide a node configuration check after the first scan.Yes, with the function config_check after power up.In addition, the ident number is also checked.
13. Does the bus provide error detection and correction algorithms.PROFIBUS has a variety of error detection capabilities• Checkbits in every byte• Checksum for every message• Startdelimiters for efficient frame detection• Addressing information (source and destination)• Inactivity detection to find out the beginning• Transmitter check at the master devices• Monitoring the token passing procedures
• The error correction is done by retries.• PROFIBUS includes message duplication capabilities
14. Can a node provide parameter programming. Examples logic inversion andsimilar Boolean operations. Explain any extended detection.
There are several ways for parameter setup:• PROFIBUS allows the individual set of parameters (a maximum of 237 Bytes) duringthe startup• Acyclic exchange of parameters at runtime.• Parameter load from a PC by a second master
15. What I/O granularity does the Bus support.• The minimum is one byte• The granularity is determined by the device• Integer, unsigned, floating point, string and structures of the base types are possible.