基于PROFIBUS现场总线的SS非织造布生产线控制系统网络平台构建
PROFIBUS概述与应用
PROFIBUS概述与应用一、PROFIBUS的概述1 PROFIBUS现场总线技术的产生早在 20 世纪80年代中期，国外就提出了现场总线，但研究工作进展缓慢，且没有国际标准可以遵循。
直到1984 年，美国仪表协会（ISA ）下属的标准与实施组工作中的 ISA/SP50开始制订现场总线的标准。
1985 年国际电工委员会决定由 Proway Working Group负责现场总线体系结构与标准的研究工作。
1986 年德国开始制订过程现场总线（Process Fieldbus ）标准，简称为 PROFIBUS，由此拉开了现场总线标准制订和产品开发的序幕。
PROFIBUS 现场总线技术是德国国家科学技术部审视了数字技术发展的必然趋势以及德国工业经济对自控技术的需要，特别在规范化和开放性方面的要求，把它列为德国的国家科技研究项目，从1987 年开始集中了SIEMENS 等13 家公司和5家研究所的力量，按照ISO （国际标准化组织）OSI （开放系统互连参考模型）参考模型开始研究制订现场总线的德国国家标准。
经过两年多的努力，终于完成了制订工作，并于1989年4 月在DIN19245 中发表，成为德国国家现场总线标准。
同年12月一些自愿地在其产品中采用PROFIBUS标准的企业组成用户组织（PNO ），从而使这项标准得到进一步完善，相应的产品也不断地被开发、推广和应用。
1995 年PROFIBUS国际组织（PI）成立，1996年6月PROFIBUS-FMS和PROFIBUS-DP 被批准为欧洲现场总线标准 EN50170 V.2,1998年PROFIBUS-PA被批准纳入EN50170 V.2,1999年成为国际标准IEC61158的组成部分。
PROFIBUS 现场总线技术是德国国家科学技术部审视了数字技术发展的必然趋势以及德国工业经济对自控技术的需要，特别在规范化和开放性方面的要求，把它列为德国的国家科技研究项目，从 1987 年开始集中了SIEMENS 等13 家公司和5家研究所的力量，按照 ISO （国际标准化组织）OSI （开放系统互连参考模型）参考模型开始研究制订现场总线的德国国家标准。
基于PROFIBUS-DP的西门子变频器控制系统
基于PROFIBUS-DP的西门子变频器控制系统摘要:介绍了现场总线变频器控制系统的构成和特点,在汽车总装生产线线上组建基于PROFIBUS-DP的变频器控制系统,分析了可编程序控制器与变频器之间的通讯协议,并详细说明了变频器PROFIBUS-DP控制系统的参数设置及编程方法。
关键词:汽车总装生产线PROFIBUS-DP总线PLC 变频器控制汽车制造厂发动机总装生产线,由于其发动机安装要求精密、工位比较长,且各工位之间配合密切,每道工序又需连贯性高,这样的工况使得生产线控制提出了更高的要求。
现场总线控制系统集合了计算机技术、信息技术、控制技术、具有造价低廉、布线简单、控制精度与可靠性高、协议开放等优点,已成为工业现场控制系统的主流。
同时变频器厂商开发的产品对各种现场总线的支持程度也越来越高,对变频器的应用有单台调速系统向多台变频器群控系统发展。
青年莲花汽车有限公司的总装生产线的变频器控制系统满足了生产的要求,减少了成本,调试与维修也很方便。
1 变频器控制系统与PROFIBUS-DP简介变频器控制系统通常由可编程序控制器(PLC)、人机界面、变频器、传感器及现场总线等组成。
一些著名的变频器生产厂商多开发了自已的现场总线,在实际应用中,控制系统一般由许多不同厂商设备互连构成,所以用户都应用比较通用的现场总线,如:PROFIBUS-DP、DeviceNet、CCLink、ModBus等总线。
一般的变频器大多支持各种现场总线,可以用主站向变频器从站发送起、停,多段速调速、频率设定、故障复位、修改参数等各种命令,主站从变频器读取电流,实际运行频率、参数内容、故障代码等相关信息,极大地方便了现场用户的需要。
但要连接到各种现场总线变频器必须带有合适的与之相匹配的通讯适配卡,如三菱的FR-A7ND连接到DeviceNet,FR-A7NP连接到PROFIBUS-DP等。
西门子变频器通讯卡6SE6400-1PB00-0AA0连接到PROFIBUS-DP等等。
基于Profibus—DP现场总线的糖厂压榨车间调速控制系统通信设计
中图分类号 ：Ｔ ７ Ｐ２ ３
文献标识码 ：Ｂ
文章编号 ：１ ０－ １４ ２１ ） ４ ０ ３０ ９ ０ （ ０ ０－ １ － ５ ０ ３ ０ ８
０ 引言
目前我国糖 厂大部分 设备都 是采用 传统 的单机
１ 糖厂压榨车 间的工艺特点
目前广西 大部分 糖厂大 多采用三 辊式压榨 机提
汁 ，蔗料连 续经 过 ４～６ 压榨机处 理 ，流程 如 图 ｌ 座
所示 。
图 １ 流程 图
收稿日期 ：２ １— ２ ８ ０ ０ ０ —１ 作者简介 ：陶权（９ ３一） １６ ，男 ，广西 南宁人 ，副教授 ，本科 ，研究方 向为工业 自动化 。
控制 系统 ，但 随着现 代 自动化技 术 、通信 网络技 术 的发展 ，糖厂 采用 先进 的集成 控制成 为必要 。文章 论 述 了Ｐｏ ｂ ｓ 现场 总线在糖 厂压榨 生产线 上的 ｒｆ ｕ— ｉ ＤＰ 应用。 根据糖 厂压榨 生产线 工作原理 及其 控制要 求，
甘蔗经 起重机 吊到称蔗 台计量 后经 卸蔗 台卸 至 输送机 ，经撕蔗 机撕 碎再 经输送机 送 至切压 榨机提 汁，第一 次压榨 后的蔗 料经 喷水吸 湿后 ，进入 第二 座 压榨 机，这样反 复到 第 四座 压榨 机后 ，蔗料 已被
提 汁 了 ９ ％以上 的糖分 ，变成 了蔗渣 ，经皮带输 渣 ８
机 送入 锅炉 。而第二 座压榨 机与第 一座压 榨机之 间 另置有 一螺旋 输送机 ，它将 所有提 出的蔗 汁输 送到
设 计 了其 Ｐ Ｃ网络控制 系统通 信，从 单机控 制过 渡 Ｌ 到工 业 网络 控制 以提高 生产效 率 、提 升控制 系统 的
Profibus总线技术及工程应用
收稿日期:2008208207(修改稿)。
作者简介:胡昱(1977—),男,陕西宝鸡人,2000年毕业于沈阳化工学院检测技术及仪器仪表专业,现在华陆工程科技有限责任公司(原化工六院)从事自控工程设计工作,任工程师。
Profibus 总线技术及工程应用胡 昱(华陆工程科技有限责任公司,陕西西安 710054) 摘要:Profibus 是目前最流行的现场总线标准之一。
主要分析了Profibus 现场总线的发展历史、网络结构、技术特点及其与远程I/O 站的连接方式,并通过工程实例对该现场总线在防爆区域中和远程I/O 站配合使用过程中的网络拓扑结构、仪表选型、系统调试等技术做了比较详细的分析,希望能对以后采用Profibus 总线技术的工程设计有所帮助。
关键词:现场总线;网络结构;通信速率;远程I/O ;网络连接器;网络适配器中图分类号:TP273 文献标识码:B 文章编号:100727324(2008)0520056204Application of Prof ibus T echnology in E ngineeringHu Yu(Hualu Engineering &Technology Co.Ltd.,Xian ,710054,China )Abstract :The Profibus is t he one of mo st pop ular standards of Field Bus.The develop ment history ,network configuration ,technical feat ure and connection met hod wit h remote I/O stations are mainly analyzed.To take a p roject as an example ,topological configuration ,inst rument type selection and system testing in t he explosion 2proof area and working wit h remote I/O stations is analyzed in detail in order to provide help for engineering design which adopted t he Profibus Field Bus technology.K eyw ords :field bus ;network configuration ;communication velocity ;remote I/O ;DP/PA link ;DP/PA coupler1 Profibus 总线的发展过程随着计算机、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。
基于Profibus—DP现场总线的自动化生产线实训装置改造
３ １ 主 站组 态 ．
在 Ｓ Ｅ ７中新 建 一 个 项 目 ，插 入 一 个 Ｓ —０ Ｔ Ｐ ７３ ０站 点 ，根 据 实 际 设 备 在 ＨＷ ｃｎｉ ｏｆ ｇ中为 ＳＭＡＴ Ｃ ３０主 Ｉ Ｉ ０ 站组 态 硬 件 ，包 括 机 架 、 电 源 、 Ｃ Ｕ 及 其 功 能 模 块 。 Ｐ
系统 网络示 意 图如 图 ２ 示 。该 系 统有 ５个 工 作 所
，— —————＿ 、
更换为 Ｔ Ｉ０ Ｐ ７Ｂ挂在 Ｄ Ｐ总线上作为二级主站，其它全 是从站 。Ｅ ７ 作为 Ｓ —０ Ｌ Ｍ２７ ７２０Ｐ Ｃ接入 Ｐ ｏｉ ｓ ｒｆ ｕ 现场总 ｂ
线专 用模 块 。主 站 问 的通 信 为 令 牌 方 式 ，主 站 与 从 站
电气模 块 中增 加或 代换 电气设 备很 容 易实 现 。
表 １系统配置清单
装有 Ｓ Ｅ ＇Ｍｉ ａ Ｎ Ｔ Ｐ－ ｃ ／ ／ ｒ ＷＩ
Ｖ 的个人电脑 ４０
图 ２ 网络示意图
站，每个站由 １ 台西 门子 ｓ ０ Ｌ ７２０Ｐ Ｃ单独控制 ，也可 以组成一个系统 完成整个加工过程。装置各工作台之
技术。系统每一工作单元由 １ Ｐ Ｃ承担控制任务 ，各 台 Ｌ Ｐ Ｃ之 间通 过 Ｒ －８ 串 行通 信 实 现 互 连 的 分布 式 控 制 Ｌ Ｓ４ ５ 方式。Ｙ ＿ ５ 综合应用了多种技术知识 ，如气动控制 Ｌ３ Ｂ ３ 技术 、机械技术（ 机械传动 、机械连接等） 、传感器应用 技术、Ｐ Ｃ控制和组网、步进电机位置控制和变频器技 Ｌ 术等。利用 Ｙ －３Ｂ可模拟一个与实际生产情况十分接 Ｌ ３５
收稿 日期 ：０ ９ １— Ｏ ２ ０ － １３
作 者 简介 ： 陶权 （ ９ ３） 副教 授 ， 究 方 向 为 工 业 自动 化 。 １６ 一， 研
现场总线实验报告-基于PROFIBUS-DP的彩灯控制
山东交通学院现场总线课程设计报告书院(部)别班级学号姓名指导教师时间现场总线课程设计任务书题目基于PROFIBUS-DP的彩灯控制系部专业班级学生姓名学号月日至月日共周指导教师(签字)主管院长(签字)2015年11 月11日目录1 网络硬件认识 (3)1.1 PROFIBUS-DP介绍 (3)1.2 RS485MODDBUS (6)1.3 PFOINET (7)2 PROFIBUS-DP PLC通信 (10)2.1 PROFIBUS-DP与变频器通信控制电机 (10)3 设计中遇到的问题，解决方法 (12)4 实验结果 (13)4.1 PROFIBUS-DP PLC通信 (13)4.2 PROFIBUS-DP与变频器通信控制电机 (13)5 设计心得 (13)6 设计总结 (13)7参考文献 (15)1 网络硬件认识1.1 PROFIBUS-DP介绍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。
1.1.1 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。
1.1.2 PROFIBUS-DP基本功能PROFIBUS-DP用于现场设备级的高速数据传送，主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。
总线循环时间必须要比主站（PLC）程序循环时间短。
除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理。
1.1.3 PROFIBUS-DP基本特征采用RS-485双绞线、双线电缆或光缆传输，传输速率从9.6kbps 到12Mbps。
【doc】施耐德变频器通过PROFIBUSDP现场总线的网络化控制
施耐德变频器通过PROFIBUS DP现场总线的网络化控制施耐德变频器通过PROFIBUSDP现场总线的网络化控制施耐德变频器通过PROFlBUSDP现场总线的网络化控制摘要本文结合轧管生产线精整区域人工检查区的电气系统,概述了该区域调速系统的主要设备组成和控制系统结构,并从硬件和软件两方面详细地介绍了施耐德A TV58和A TV68变频器如何通过PROFIBUSDP现场总线进行网络化控制以实现工艺生产线的正常运行.何渝(四川托日信息工程公司工程部)一.根据负载类型不同,容量较小的辊道电机选用了A TV58系列变频器,而对大容量的步进机构电动机则选用了A TV68系列变频器.关键词人工检查区A TV58变频器A Tv68变频器2控韦0系统结构0引言传统的变频器控制方式一般是通过本地控制端子(包括模拟量输入口和逻辑输入口)实现对变频器的控制,但通常会带来硬件成本增加,逻辑输入口数量不足, 模拟量传输不稳定,给定精度不够和接线较多等问题. 采用通讯控制方式可以通过串行电缆的简单连接以数字通讯方式实现对变频器的远程控制和监视,不仅降低了系统集成和维护的成本,大大减少布线的数量,而且实现了速度给定的高精度和高稳定性,同时上位机可以连续地对变频器进行监测和控制.1传动调速系统组成在精整区轧管工艺流程中,人T检查区主要是对探伤,测厚后的钢管作进一步的几何尺寸和内,外表面检查.该区域的辅助传动调速系统,用来对辊道和步进输送装置进行调速控制.辊道采用分组集中控制方式,每组辊道由一台变频器控制并由现场辊道开关箱中的自动空气开关对单个电机进行过流和缺相保护,同时每个开关的辅助接点串连在一起接入到区域PLC的输入模板作为该组辊道运行准备好的条件之38PROFIBUS—DP协议是为自动化制造工厂中分布式I/O和现场设备所需要的高速数据通信而设计的,典型的DP配置是单主站结构(即一个系统中只有一个通讯主站),DP主站和DP从站之间的通信基于主一从原理,也就是说,只有当主站请求时总线上的DP从站才可能活动.DP从站被DP主站按轮询表依次访问,DP主站与DP从站间的用户数据可以连续地交换而不需要考虑用户数据的内容.在我们的系统配置中,就采用了此类结构.该系统以SIEMENSS7—300PLC为控制核心,CPU的第二通讯接口和它的远程I/O站(ET200M)及一台OP77B操作员面板通过PROFIBUS—DP现场总线连接以实现数据通讯;而所有的A Tv系列变频器通过图1自动化信息AUTOMA TIONINFORMA TIONPROFIBUS—DP通讯卡连接在通讯模板CP342—5上;通过以太网通讯模板与整个轧管生产线的二级物料跟踪系统进行数据交换.人工检查区控制系统结构如图1所示:3A TV系列变频器的通讯功能A TV一58,A TV一68系列变频器是施耐德电气公司推出的通用型变频器,在其本体上内置了RS485多点通讯的简化Modbus协议接口,同时该变频器内部具有并行总线接口,可以通过插入附加卡的方式扩展变频器的功能.在A TV58系列变频器中提供低速通讯扩展卡接口女口Uni—telway,Mood—bus/Jbus和高速通讯扩展卡接口如Modbu,Profibus—DP,Ethemet等,高速通讯方式除传输速度较高外,另一个显着的特点是所配置的现场总线都符合相应的标准,具有完整的网络体系结构,为用户的系统集PP01PP02PPO3PP04PP05施耐德变频器通过PROFIBUSDP现场总线的网络化控制PPO5这一种参数过程数据对象.参数过程数据对象(PPO型)如图2示.PKW即为参数区域,包含了4个字长,主要用于对变频器内部参数值的读写.PZD区域即为过程数据区,是为控制和监测变频器运行状态而设计的,根据所选择的PPO类型具有不同的长度,如PPO4的PZD数据区长PKwIPZDIINDlEPZD1IPZD2HJ—lPzD5H哪HPzD9IPzI摹1牢I摹2牢I摹3宰I摹4牢摹1牢l摹2牢I摹3牢I摹4牢I摹5牢l摹6牢I摹7牢I摹B牢I摹9牢l摹1o牢fflIlIlIllIIIIllIlIllIlllIlllIllIIlIIlPKW:参t..识荐值PZD:过薯tIPKE:参t舞识符IND:素引PWE:参t值成带来了极大的便利性.其中A TV58的DP通讯板型号为VW3一A58307,A TV68的DP通讯板型号为VW3一A68307.4控制系统硬件组态分别配置A TV58和A TV68的GSD文件,在STEP’/ ST,II『:拄.I丰zsW:状盎丰HSW:主最定值HIW:主赛蓐值图2度为6个字长,但通常采用的是2个字长的PZD.选择何种PPO数据格式则依赖于系统的控制要求.当主站向从站发送数据时,PZD用作任务报文,第1个字传送的是变频器的控制字STW,第2个字传送的是主频率设定值HSW.当主站从从站接收数据时,PZD则做为应答报文, 第1个字是变频器的状态字(ZSW),第2个字是主要的运行参数实际值,通常,把它定义为变频器的实际输出频I睫rs3O75^2一cH315-2”口lI3lPROFIB~(I)DP…t…y’t¨(1)●鼻cP3一I1TTTT{5譬cP342-5;i伫)I_IIi0)工_II”)I-15iI8衄i圈}圜lT89■PROFIBUS)DP…t…y’t¨(1o0)T’T’TT配输入输出地址,在程序中通过对这些地址的访问实现对变频器的数据交互.人工检查区电气控制系统硬件组态如图3示.5A TV68变频器对步进机构的远程控制如前所述,对人工检查区内步进机构的调速装置采用的是A TV68系列传动模块.为了减少现场噪音和保护钢管的表面因撞击产生图4损伤,需要对钢管轻拿轻放,但同时又必须保证整条轧管生产线的生产节奏,因此对步进机的控制应符合如图4所示的运动速度曲线.图中可以看出,电机在运转过程中不同的步序有变化的加,减速斜率和转速,故在对变频器的控制中不但需要控制过程数据,还需要对变频器的加减速斜坡参数进行动态改变.所以选择数据格式PPO1.A.变频器内与通讯相关的参数设置:B6.O0选择总线=1PROFIBUSDP:选择通讯协议为PROFIBUSDPB6.01选择远程=1bus:控制命令来源于总线B6.02设置从站地址,该地址设置值必须和在STEP7硬件组态中组态的从站地址保持一致.B6.03总线故障=0仅报警:定义当通讯出现故障时,变频器如何响应.B6.06主给定值1=3f-correction:频率给定值来源于总线.B6.11实际值l=f-output:定义HIW的值为实际施耐德变频器通过PROFIBUSDP现场总线的网络化控制运行频率值.B6-21控制字的第11位定义=36F0rwdfre—verse)::定义该参数后电机才能实现反转控制.F6.02参数访问=1通信连接:变频器的参数通过总线进行访问,定义此项后,键盘对参数的读写被封锁.B.常用控制命令字如图5所示.C7F(HEX)让变频器以一定加速斜率反向运转c.频率的给定在参数c3.01中设置变频器的最大运行频率,该频率值对应于十进制的16384或十六进制的4OOO. HSW1(indecima1):例如,我们需要25HZ,且C3.01=50HZHSW1::8192dec=2000hexD.力Ⅱ,减速斜坡的控制PKW区的四个字分别是PKE,IND,PWE—H, PWE—L,其中PKE中包含了访问的参数的参数号PNU 和任务标记AK.如果被访问的参数是一个32位的数值,PWE—H是高16位,PWE—L则是低16位.系统中加速斜坡参数c2.00的PNU为320,它是一个16的时间常数,如我们将c2.00设置成0.5S(该参数的时间因子是0.Is),各个字对应的值如下:PKE=2140TNn=0圈5PWE～H=0PWE=56A TV58变频器对辊道电机的远程控制对辊道电机的控制相对来说比较简单,主要是正反转的起停控制和频率的给定.A TV58变频器的通讯遵从DRIVECOM标准.其通讯数据长度为28个字节.其中PKW区占8个字节,PZD区中除PZD1～PZD3有特定定义,其余14个字节并未使用.在本系统中,不需要对变频器的参数进行动态的改变,故只使用了PZD1和PZD2.作为输出数据区时,PZD1对应变频器中内部变量地址601自动化信息AUTOMA TIONINFORMA TION(CMDD)一控制命令的寄存器,PZD2对应变量地址603(LFRD)一在线速度给定,值得注意的是,该值给定的转速值而不是通常的频率值;作为输入数据区时,PZD1对应变频器中的内部变量地址602(ETAD)一状态字,PZD2对应变量地址604(FRHD)一实际运行速度,同样,该参数对应的是电机实际的运行转速.A TV58变频器控制的状态图如图6所不:6.1下面我们对几个重要的状态加以说明:(1)接通准备好状态(ETA=16#xx21)变频器仍然被锁定,处于准备接通的等待状态,操作面板上状态显示”NST”.控制寄存器送出”接通”命令(过程3,CMD=16#0007)可进入接通状态,送出”操作使能”命令(过程3A,CMD=16#xxxF)可直接进入操作允许状态,此时变频器开始以给定的转速开始运行.(2)操作允许状态(E—TA=16#xx27)变频器处于正常工作状态,动力部分有电压输出,操作面板上状态显示“RDY或RUN”等.此时,可以接受控制寄存器送出”正转”(CMD=16#000F),”反转”(CMD=16#080F)等启动命令施耐德变频器通过PROFIBUSDP现场总线的网络化控制图例!进入状态图所有状态状态名称Ol3状态描述|/1日-A=16撑xxx)d接通未准备好故障反应激活“操作面板显示”变频器断电~TA:16#xxxx]转换条件l~STA:I6#xx00lcl故障消失,4故障复位故障CMD=16耵080变频器故障接通禁止/,,15ETA=I6#xxxSl电压禁I卜变频器锁定/CMD=I6~0000ETA:16#xx40l”故障代码或”NST/’机停止)关断电雎禁止9一CMD:16#O0072CMD=I6#0000电压禁止操作面板.或CMD=16#0000快速制动12或苎….一,}CMD=I6#0002电压禁止配置参数修改控制端于(电机停止)停止命令接通准备好CMD=16#0000/变频器等待10或或ETA=I6#xx21l配置参数修改操作面板“NST”(电机停止)s1-0P键或8关断|’控制端子CMD=16#000636关断停止命令CMD=16#0006,接通操作使能3A变频器准备好CMD=I6#XXXFIETA:I6#xx23“RDY”紧急制动激活/紧急制动操作使能45操作禁止ETA=I6#xx07lCMD=I6撑0007“RDY,DEC.DCBCMD=16#XXXF,fJ操作允许紧急制动一/变频器运行CMD=16撑000BIETA=I6#xx2711“RDY,RDY”\示例:CMD=16#000F:正转ETA=1啪627:正常制动,正转,速度到达CMD=16#080F:反转ETA=16#8627:反转,速度到达CMD=16#10OF:斜坡减速制动ETA=16#0227:正转,ACC或DECCMD=160OF:DC注入制动ETA=16#8227:反转,ACC或DECCMD=1蒯加0F:快速制动或”减速制动”(CMD=16#100F),”直流注入制动”(CMD=16#200F),”快速制动”(CMD=16#400F)等停止命令.控制寄存器送出”操作禁止”命令(过程5,CMD=16#0007)~回到接通状态,送出”关断”命令(过程8,CMD=16#0006)n~j直接回到接通准备好状态,送出”紧2005年7月第7册总第51册图6急制动”命令(过程11,CMD=16#000B)可进入紧急制动激活状态.(3)故障状态(ETA=16#xxx8)变频器处于故障状态,操作面板上状态显示相应的故障代码.(下转25页)库元素的描述组件ID组件名称(例如灌装)硬件的描述保留的IP地址访问诊断数据下载连接软件功能的描述软件和硬件之间的分配组件的接口变量的属性f1…n)一涵一一鲞图2PROFINET组件描述(PCD)名称(例如开始)数据类型(例如布尔)方向(例如输入)组件方案的存储位置PROFINET及其组件技术3结语PROFIBUS国际组织推出的基于以太网的PROFINET自动化解决方案,为用户提供了一套完整高性能可伸缩的升级至工业以太网平台的解决方案.PROFINET是一项重大的技术创新,它不仅能为PROFIBUS,而且能为其他现场总线网络系统提供与以太网的有机连接.PROFINET以PROFIBUS的经验为基础,能够满足向分布式自动化系统发展的潮流趋势,为日趋全球化和因特网日益普及的世界提供了一种灵活而且面向未来的自动化途径.团参考文献[1]RalphBuesgen,JoachimFeld.RealtimeonEthernet:howPROFInetV2.0 improvesonV1.0.ControlEngineering.Oct.2002.[2】缪学勤.工业以太网技术的最新进展lJl.电气时代.2004,(7):24—27. 童笪佥彭杰男,生于1976年,博士,研究方向为控制网络.周美娇女,生于1977年,博士,研究方向为现场总线,控制网络. 【上接41页)变频器处于此状态时,只能在故障消失,或来自操作面板或控制端子的故障复位命令,或通过控制寄存器送出”故障复位”命令(CMD=16#0080),转入”接通禁止”状态后重新启动(过程15).6_2变频器中与通讯相关的参数设置:只有安装了通信板后,在A TV58变频器的面板上的通信菜单才会显示出来.在通信菜单里设置通讯协议以及从站的地址,同时还必须在控制菜单里将LCC参数设置为ON,即控制命令不是来自于键盘.7软件编程实现在STEP7中,可以直接利用MOV传送指令将任务报文命令发送到从站变频器对应的输出地址或从输入地址读取变频器的参数和运行状态,也可以通过SFC14 (DPRD—DA T),SFC15(DPWR—DA T)这两个系统功能函数2005年7月第7册总第51册对从站进行读写控制.8结论利用PROFIBUSDP现场总线对变频器的网络控制,我们可以将复杂的控制简单化,从而能更有效的控制机械系统按设定方式正常_T作,实现提高产品质量,提高生产率,以及节能等目标;同时对电机和变频器的状态进行监视,实现机械系统的合理运行和对环境的适应和改善等目标.团查耋童[1]施耐德电气公司,”Ahivar58Telemecanique内部通讯变量用户手册”[2】施耐德电气公司,”Ahivar58Telemecanique变频器用户手册”童笪佥何渝女,工程部副主任,技术专长为PLC,变频器,图形组态软件包应用.。
profibus总线概念
Profibus（Process Field Bus）是一种用于自动化和过程控制领域的现场总线协议，它是工业自动化领域中最常用的通信协议之一。
Profibus 旨在实现工业设备和系统之间的实时数据传输，用于监控、控制、诊断和配置各种设备，如传感器、执行器、PLC（可编程逻辑控制器）等。
以下是一些Profibus 总线的关键概念：总线拓扑结构：Profibus 支持多种拓扑结构，包括总线拓扑、星形拓扑和环形拓扑。
总线拓扑是最常见的，其中所有设备都连接到单个总线上。
物理层：Profibus 通信可以在不同的物理层上运行，包括RS-485、光纤和电缆。
这使得它适用于各种工业环境和距离要求。
数据传输速率：Profibus 支持多种数据传输速率，从9.6 kbps 到12 Mbps 不等，这取决于特定应用的需求。
帧结构：Profibus 帧包括头部、数据部分和尾部，其中包含了发送方和接收方的地址信息、控制信息以及数据内容。
帧结构的定义使得数据在总线上可以被准确地识别和解析。
主站和从站：在Profibus 网络中，有一个或多个主站（Master）负责控制通信，而其他设备则作为从站（Slave）响应主站的请求。
主站通常是控制系统或上级设备，而从站是各种传感器、执行器和外围设备。
通信协议：Profibus 支持多种通信协议，包括Profibus-DP（用于实时控制和数据交换）、Profibus-PA（用于过程自动化）和Profibus-FMS（用于制造过程管理系统）等。
诊断和监控：Profibus 提供了诊断和监控功能，可以用于检测网络故障、设备状态和通信问题。
这有助于维护人员及时识别和解决问题。
可扩展性：Profibus 是一个灵活的总线系统，可以根据需要扩展和定制。
新设备可以轻松添加到现有的Profibus 网络中，而不需要重大更改。
Profibus 通常用于工业自动化、制造业、工厂自动化、过程控制、建筑自动化和机器控制等领域。
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PROFIBUS1.1 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。
Profibus 与 profinet
Profibus 与profinet什么是PROFIBUS（1） 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9.6kbaud~12Mbaud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。
（2） PROFIBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS－DP（ Decentralized Periphery）．PROFIBUS－PA（Process Automation ）．PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )。
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。
（3） 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可取代办24VDC或4－20mA信号传输。
（4） 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。
（5） PROFIBUS－FMS：用于车间级监控网络，是一个令牌结构．实时多主网络。
（6） 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。
（7）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。
目前已应用的领域包括加工制造．过程控制和自动化等。
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２ ６ ・ 研究与应用 ・
纺织机械
２ ０ １ ３年第 ２期
监控。
如图 ３ 所示。 要 注意 的是 ， 对 于本 系统来 说 ， 由于 除 了西 门子 的Ｐ Ｌ Ｃ、 Ｍ４ ４ ０系列变频 器 、 Ｅ Ｔ ２ ０ ０系列 远 程 Ｉ ／ Ｏ 以
设备层 ： 执行各条指令 ， 保证 良 好 的实时性。
传 动部分 的 Ｐ Ｌ Ｃ ３通过 Ｃ Ｐ ３ １ ５的 ＤＰ口实现 与 参 与 同步的西 门子 Ｍ４ ４ ０系列 变频器 通讯 ， 在Ｐ Ｌ Ｃ ３
率可 以说 是 大 大 优 于传 统 的 Ｒ Ｓ ４ ８ ５通 讯 。 以多 辊
中作 同步调速运算 ， 实现 电机的启动 、 停止 、 急停及 全数字化通讯同步 ， 达到实时多辊同步的效果 ， 保证 了生产线升降速时良好的动态性能。而传动部分的 Ｐ Ｌ Ｃ ３与 上位 机 Ｗ Ｉ ＮＣ Ｃ的 Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ Ｂ ＵＳ通 讯也 是 通
过配置 Ｃ Ｐ ３ ４ ２—５实 现 的 。Ｓ ｔ ｅ ｐ ７中硬 件 组 态 结 构
同步程序为例 ， Ｒ Ｓ ４ ８ ５ 通讯需要采用轮询方式 ， 从波 特率计算的结果来看 ， 如果每个从站只有 ８ 个字 的 பைடு நூலகம்
长度 （ 输入 输 出各 ４个 字 ） ， 那 么每 个 从 站 的轮 询 时 间为 ３ ５ ｍｓ ， 而Ｄ Ｐ通 讯几 乎 可 以 达到 并 发 的效 果 。 在该 项 目中同步效果 曲线 如 图 ４所示 。
如 图 ２所 示 。
传输安全保 证， 能有效 的检测 出错 位、 双 向数 据传 输， 发送方 和接 受方 可以 同时触 发发送 和接受 响应 。
Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ ｕ Ｓ—Ｄ Ｐ通讯 协议 实 际需要 规定 各个 站 点 的主从关 系。但 在 本 系统 的通 讯 网 络 中 ， 信 息 层 （ 上位机 ） 与控 制层 （ Ｐ Ｌ Ｃ ） 之 间 的通 讯虽 然 也 是应 用 Ｐ Ｒ ０Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ ， 但是 他 们 之 间是 一 种 主 主关 系 ， 上 位 机 会依照 Ｄ Ｐ地址 的顺 序访 问 网络 中所有 Ｐ Ｌ Ｃ相 关数 据 区中的数据 ， 而各 Ｐ Ｌ Ｃ之 间不进行 数据交换 。 这种 结构 最 大 的优 势 在 于 ： 对于 Ｐ Ｌ Ｃ来 讲 ， 上
人机界面进行操作信息 、 工艺数据及 故障诊断信 息 的采 集 与交换传 递 ， 实现对 整个设 备 的控 制 与监视 。
纺丝 控 制 系 统 中 Ｐ Ｌ Ｃ １ 、 Ｐ Ｌ Ｃ ２作 为 主 站 通 过 Ｄ Ｐ网络 实现与 ４台 ｗ ｅ ｓ ｔ 智 能 温 控 器 的通 讯 ， 将 仪 表实 时数据 以数 字 通讯 的方 式 采 集 到 Ｐ Ｌ Ｃ数 据 区 中， 同样也 可 以将 数 据 区中 的温 度 设 定 以数 字 通 讯 方式 写入 温控 表 中 ； 这两 台 Ｐ Ｌ Ｃ通 过配 置 Ｃ Ｐ ３ ４ ２— ５通讯模 块 实 现 了其 与 上 位 机 Ｗ Ｉ ＮＣ Ｃ的 Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ — Ｂ ＵＳ通 讯 ， 从 而在 上位 机 的人 机 界 面 中可 以方 便 地 没定 及读取 温 控 仪 表数 据 。Ｓ ｔ ｅ ｐ ７中硬 件 组态 结 构
位机与设备层的从站不在同一 网络中 ， 在数据量 比 较 大 的时候也 不会相 互影 响 ， 提 高 了系统 的实 时性 ；
对 编程 者而 言 ， 上层 的独 立 的网络站 点较 少 ， 大 大 的
降低了编程的难度及程序的代码量。
５ 控 制层 — — 设 备 层
图 ２
控制层 （ Ｐ Ｌ Ｃ） 与设备 层 （ 温 控器 、 变 频器 、 分 布 式 Ｉ ／ ｏ等等 ） 之 间 是典 型 的 Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ ＵＳ—Ｄ Ｐ主从 关 系。
Ｐ Ｌ Ｃ 作为主站去依次访问网络中其他从站设备。 对于两 套纺 丝系统 来说 ， 它们 是相 互独立 的 ， 假 使其中一套出现严重故障时都不会影响到另外一套
系统 的运行 。
对传动部分 的系统来说 ， 独立的通讯网络进一
步提 高 了系统 的实 时性 ， 特别 是 在 做 多辊 同步 时 需
一
外， 还采 用 了第三 方设 备 （ ｗｅ ｓ ｔ 温控器 、 丹 佛 斯 风机 类 变频 器 ） ， 所 以在 构建 Ｄ Ｐ网络 的时候 需 要 相关 的 第 三方 设备 提供 Ｇ Ｓ Ｄ文件用 以组 态 网路 上 的站点 。
个工 业 通 讯 网 络 。通 过 设 备 的 Ｐ Ｌ Ｃ和 ｗＩ ＮＣ Ｃ
４ 信 息层 — — 控 制层 （ Ｆ Ｄ Ｌ）
上位机 与 Ｐ Ｌ Ｃ之 问互 为 主站 采 用 Ｆ Ｄ Ｌ通 讯 。 Ｆ Ｄ Ｌ是 Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ Ｂ ＵＳ 的 第 二 层— — 数 据 链 路 层 （ Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｂ ｕ ｓ Ｄ ａ ｔ ａ Ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ） 的缩写 ， 它可 以提供 高 等 级 的
图 ３
要较 高 的 实 时 性 。 一 般 ＤＰ通 讯 的波 特 率 设 定 为
１ ． ５ Ｍｂ ｐ ｓ ， 而普 通 的 Ｒ Ｓ ４ ８ ５通 讯 波 特率 低 于 １ ８ ７ ． ５
Ｋｂ ｐ ｓ 一般 在 ９ ． ６ Ｋｂ ｐ ｓ 到 １ ９ ． ２ Ｋｂ ｐ ｓ ， Ｄ Ｐ通 讯 的 速
３ 基于 Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ通 讯 的 网络 构 建
本设 备 以单 元 机 为基 本单 元 ， 采用 Ｐ Ｌ Ｃ控 制 ， 设 备 全 线通 过 工 业 现 场 总线 Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ ＵＳ协议 将 各
单元 机 Ｐ Ｌ Ｃ和所属 分布式 Ｉ ／ ０进 行 网络 联 接 ， 组成