【正文】 PROFIBUS DP 4...20 mA 系統(tǒng) PROFIBUSPA 傳感器 1 ... n i ? x ? x 過程接近 元件 86 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSPA 節(jié)省成本的潛力 安裝 節(jié)省 ? 電線 ? PLC I/O 板 ? 安裝元件 (Ex/電流隔離器等 ) ? 排列機(jī)架 ? 空間 減少錯(cuò)誤 減少安裝時(shí)間 87 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSPA PROFIBUSPA的基本成份 PROFIBUSDP 現(xiàn)場總線系統(tǒng) 主站 ( 1 類 ) 從站 (現(xiàn)場設(shè)備、分散 I/Os、信號循環(huán)控制器、 接到 PROFIBUSPA的鏈接器 ) 主站 (2 類 ) PROFIBUSDP PROFIBUSPA J ?x+ 88 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSPA PROFIBUSPA的組態(tài) 拓?fù)? DCS/PLC 段 連接盒 PROFIBUSPA DP/PA 鏈接器 24 V PROFIBUSDP ?x+ 89 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSPA PROFIBUSPA的組態(tài) 現(xiàn)場設(shè)備的供電 DCS/PLC PROFIBUSPA kbit/s ? 100 ?F 1 雙絞屏蔽電纜總長度最大 1,900米 (保護(hù)類型： [EEx ib], 爆炸組 : IIC) ? 10 mA ? 10 mA ? 10 mA ? 10 mA ? 10 mA 24 V 現(xiàn)場設(shè)備供電 : Ex 區(qū) : max. 10 NonEx 區(qū) : max. 30 Spur max. 30 m DP/PA Link PROFIBUSDP ?x+ 120 mA 90 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSPA PROFIBUSPA的成份 網(wǎng)絡(luò)元件耦合器和鏈接器 DP/PA 鏈接器 (模板擴(kuò)展，中央模板最多帶 3個(gè)耦合器 ) DP/PA 耦合器 PROFIBUSPA kbit/s 24 V NonEx區(qū) :I 320 mA, 最多 30 個(gè)現(xiàn)場設(shè)備 24 V NonEx: 最多 30 個(gè)現(xiàn)場設(shè)備 Ex: 最多 3 x 10 個(gè)現(xiàn)場設(shè)備 J 24 V J Ex 區(qū) :I 120 mA 最多 10 個(gè)現(xiàn)場設(shè)備 PROFIBUSPA kbit/s J J PROFIBUSDP up to kBit/s PROFIBUSDP up to 12 Mbit/s ? x ? x 91 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSPA 耦合器的功能 段耦合器在不同的傳輸技術(shù)之間提供一個(gè)網(wǎng)關(guān)（ gateway) PROFIBUSPA IEC 11582 RS 485 PROFIBUSDP ? 異步 NRZ 編碼 ? 1 Byte = 11 Bit (8 個(gè)用戶位 + 1 開始位 + 1 停止位 + 1 奇偶校驗(yàn)位 ) ? 可變的波特率 ? 同步 Manchester 編碼 ? 1 Byte = 8 Bit ? 固定波特率 = kBit/s DP/PA 耦合器 92 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSPA PROFIBUSPA的組態(tài) 互操作性 DP/PA 耦合器 , DP/PA 鏈接器 24 V PROFIBUSPA 制造商 X 制造商 Z 制造商 Y 制造商 Y PA行規(guī) 制造商的 特殊規(guī)定 PROFIBUSDP 93 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSPA PROFIBUSPA的組態(tài) 循環(huán)時(shí)間 (例 ) DP/PA Link 24 V PROFIBUSPA kbit/s 10 ms 10 ms 10 ms 10 ms max. 1 ms 10 ms 循環(huán)時(shí)間 = 1 ms 循環(huán)時(shí)間 = 4 x 10 ms + 10 ms = 50 ms 循環(huán)幀 (4 個(gè)字節(jié)被測值 + 1 個(gè)字節(jié)狀態(tài) ) 非循環(huán)幀 (讀報(bào)警極限 : 4 個(gè)字節(jié) ) PROFIBUSDP, 12 Mbit/s 94 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSPA PROFIBUSPA的組態(tài) 循環(huán)時(shí)間 (概述 ) 10 20 30 50 500 ms 100 ms 300 ms 每個(gè) DP段的循環(huán)時(shí)間 每個(gè) DP 段的現(xiàn)場設(shè)備數(shù) DP/PA 耦合器 每個(gè) DP/PA 鏈接器 30 個(gè)現(xiàn)場設(shè)備 每個(gè) DP/PA 鏈接器 10 個(gè)現(xiàn)場設(shè)備 90 95 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSPA PROFIBUSPA的組態(tài) 現(xiàn)場設(shè)備訪問 DP/PA 耦合器 PROFIBUSPA kbit/s 24 V DP/PA 鏈接器 24 V 1 3 2 1 1 2 3 24 V 4 24 V 1 2 從 主 PROFIBUSPA kbit/s 2 3 PROFIBUSDP up to 12 Mbit/s PROFIBUSDP up to kBit/s 從 主 96 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSPA 從現(xiàn)今的 420 mA 很容易轉(zhuǎn)移到 PROFIBUSPA PROFIBUSDP, up to 12 Mbit/s DCS (PLC) 耦合器／鏈接器 模擬 I/O 模塊 PROFIBUSPA 現(xiàn)有的 420 mA 設(shè)備 現(xiàn)有的 HART設(shè)備 4 ... 20 mA 4 ... 20 mA HART HART ?x+ 97 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSPA PROFIBUSPA 協(xié)議功能 ? PROFIBUSPA 以 PROFIBUSDP 為基礎(chǔ)。 98 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSPA PROFIBUSPA的基本成份 DP 協(xié)議，周期的和非周期的 主 從 1 從 2 從 3 2 3 1 t 非周期的 周期的 周期的 讀被測值，寫過程變量 讀／寫參數(shù) PROFIBUSPA 1 J PROFIBUSDP ?x+DP/PA Li。 ? 對于設(shè)備參數(shù)的傳輸和用工程工具的設(shè)備運(yùn)行，使用擴(kuò)展 PROFIBUSDP的非周期性讀／寫功能。 TMC = ( 33 + 75 + 11 + 198 + 240*11 + 240*11 ) x 6 = 33582 TBit 22388 TBit ( MBaud) = (TBit = ns) = ms 22388 TBit (12 MBaud) = (TBit = ns) = ms 在實(shí)施時(shí)，還要加上約 10% 20% 的余量。是否支持 ， 1支持， 0不支持 … = 1 … 12M_supp = 1 PROFIBUSDP 71 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 從站 GSD文件舉例 (續(xù) ) 。是否支持 FMS協(xié)議， 0為不支持， 1為支持 Hardware_Release = 。DP設(shè)備版本號 Ident_Number = 0x0853 。 ? GSD編輯程序包括 GSD檢查程序，它確保 GSD文件符合 PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)。 ? 每個(gè)設(shè)備的 GSD 文件用設(shè)備的電子數(shù)據(jù)單來表示。 PROFIBUSDP 67 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 DP從站的組態(tài) ? 在組態(tài)階段，確定從站的輸入 / 輸出的數(shù)據(jù)量，還要規(guī)定周期性 用戶數(shù)據(jù)交換時(shí)的用戶數(shù)據(jù)長度。 ? 用戶數(shù)據(jù)傳輸階段 在參數(shù)化和組態(tài)成功后， DP 從站改變其狀態(tài)進(jìn)入用戶數(shù)據(jù)交換階段。 精確的計(jì)算規(guī)則可以從 EN 50170 獲得 . PROFIBUSDP 57 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 DP 信息循環(huán)時(shí)間的計(jì)算 (2) Tsyn = 33 TBit min TSDR = 11 TBit max TSDR = 60 ... 800 TBit TSDR 響應(yīng)幀 = 頭 + 輸出數(shù)據(jù) Tid1 = 75 TBit 請求幀 = 頭 + 輸出數(shù)據(jù) PROFIBUSDP 58 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 DP信息循環(huán)時(shí)間的計(jì)算 (3) TMC = ( TSYN + TID1 + TSDR + Header + I x 11TBit + 0 x 11TBit ) x Slaves TMC = 信息循環(huán)時(shí)間按位時(shí)間計(jì) TID1 = 在主站的空閑時(shí)間 = 典型的 75 個(gè)位時(shí)間 TSDR = 在從站的站延遲時(shí)間 = 典型的 11個(gè)位時(shí)間 Header = 在請求和響應(yīng)幀中的電文頭 = 198 個(gè)位時(shí)間 I = 每個(gè)從站的輸入數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù) O = 每個(gè)從站的輸出數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù) Slaves = 從站個(gè)數(shù) PROFIBUSDP 系統(tǒng)的組成，包括 1 個(gè)主站和 20 個(gè)從站，每個(gè)從站有 2 個(gè)字節(jié) 的輸入和 2 個(gè)字節(jié)的輸出。 ? 總線訪問協(xié)議有能力發(fā)現(xiàn)有故障的站、失效的令牌、重復(fù)的令牌、傳輸錯(cuò)誤和其他所有可能的網(wǎng)絡(luò)失敗。 kBit/s = 1000 m ? 有中繼器距離可延長到 10 公里 ? 9 針 , D 型插頭 安裝與布線 26 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 低速 (H1), IEC 11582 (PA) ? 同步 Manchester 編碼 , kBit/s ? 本質(zhì)安全 (可選 ) 和通過總線對站供電 (可選 ) ? 屏蔽或非屏蔽的雙絞電纜 ? 每段距離達(dá) 1900 米，用中繼器可延長到 10 公里 ? 最多 127 個(gè)站 , 每段 1032 個(gè)設(shè)備 (依賴于 EX類型和供電消耗 ) 傳輸特點(diǎn) (2) 安裝與布線 27 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUS 電纜要求 IEC 11582 ? 電纜設(shè)計(jì) : 屏蔽雙絞電纜 ? 導(dǎo)線面積 : (AWG 18) ? 回路電阻 : 44歐 / km ? 阻抗 (在 KHz時(shí) ): 100歐 +/20% ? 衰減 (在 39 KHz時(shí) ): 3dB / km ? 每單位長度的電容 : 2nF / km 安裝與布線 28 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUS 電纜要求 RS 485 參數(shù) 電纜類型 A ? 電纜設(shè)計(jì) 屏蔽雙絞電纜 ? 浪涌阻抗 135 ... 165 ? 回路電阻 110 / km ? 線徑 mm ? 線截面積 mm ? 每單位長度的電容 30 pF / m 安裝與布線 29 Beijing Institute of Technology