【正文】 O F I B U S 第 五 部 分 PROFIBUSDP 50 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSDP PROFIBUSDP 定義三種設(shè)備類型 ?DP1類主設(shè)備 (DPM1) ? 中央控制器 , 它與分散的 I/O 設(shè)備 (DP從 ) 交換數(shù)據(jù) ? 允許若干個 DPM1，典型的設(shè)備是 PLC, PC, VME ?DP2 類主設(shè)備 (DPM2) ? 組態(tài)、監(jiān)視或工程工具，它被用來設(shè)定網(wǎng)絡(luò)或參數(shù)／ 監(jiān)視 DP從設(shè)備 ?DP從設(shè)備 ? 直接連接 I/O 信號的外圍設(shè)備 ? 典型的設(shè)備是輸入、輸出、驅(qū)動器、閥、操作 面板等等 51 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSDP DP 主站上處理輪詢表的示意圖 從站 A 輸出數(shù)據(jù) 輸入數(shù)據(jù) 從站 B 輸出數(shù)據(jù) 輸入數(shù)據(jù) 從站 X 輸出數(shù)據(jù) 輸入數(shù)據(jù) 從站 Y 輸出數(shù)據(jù) 輸入數(shù)據(jù) 從站 A 輸出數(shù)據(jù) 輸入數(shù)據(jù) 從站 Y 輸出數(shù)據(jù) 輸入數(shù)據(jù) 請求 響應(yīng) 請求 響應(yīng) DP主站 輪詢表 52 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSDP 單主系統(tǒng) DP主 (1 類 ) 單主系統(tǒng)實現(xiàn)最短的總線循環(huán)時間 它們的組成 : 1 個 DP主 (1 類 ) 1 到最多 125 個 DP從 DP主 (2 類 )， 可選的 分散的 I/O DP 從 PROFIBUSDP PLC PROFIBUSDP 53 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSDP 多主系統(tǒng) 若干個 DP主可以用讀功能訪問一個 DP從 PROFIBUSDP 多主系統(tǒng)的組成 : 多個主設(shè)備 (1 類 or 2 類 ) 1 到最多 124 個 DP從 在同一個總線上最多 126 個設(shè)備 DP 主 ( 2 類 ) DP 主 ( 1 類 ) DP 主 ( 1 類 ) 分散的 I/O 分散的 I/O PROFIBUSP DP 從 PLC PROFIBUS DP PC CNC PROFIBUSDP 54 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSDP Syn = 同步時間 SD2 = 開始分界符 2 LE = 長度 LEr = 重復(fù)長度 DU = 數(shù)據(jù)單元 FCS = 幀檢查順序 ED = 結(jié)束分界符 DA = 目的地址 SA = 源地址 FC = 功能碼 幀 SRD 請求，各種長度的用戶數(shù)據(jù) SRD 響應(yīng)，各種長度的用戶數(shù)據(jù) DP 主 DP從 SYN SD2 LE SD2 DA SA FC DU FCS ED LEr SD2 LE LEr DA SA FC DU FCS ED SD2 DP從 立即響應(yīng) DP 主 用戶數(shù)據(jù)交換的原理 PROFIBUSDP 55 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 條件 : 每個 DP從設(shè)備有 2 字節(jié)的輸入和 2 字節(jié)的輸出數(shù)據(jù)， 最小的從間隔時間是 200 微秒 TID1= 75 個 位時間 , Tsdr = 11 個 位時間 PROFIBUSDP 單主系統(tǒng)的典型循環(huán)時間 總線循環(huán)時間 [ms] DP 從設(shè)備數(shù) 12 MBit/s MBit/s 500 kBit/s PROFIBUSDP 56 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 DP 信息循環(huán)時間的計算 (1) ? 一個八位二進(jìn)制數(shù)（一字節(jié)）按 11位傳輸 ? 電文頭和尾由 11 個字節(jié)或 9 個字節(jié)組成 ? 波特率為 M 時， 1個位時間＝ ns (1 個八位二進(jìn)制數(shù) ＝ 11位時間＝ ) ? 波特率為 12 M時， 1個位時間＝ ns (1個八位二進(jìn)制數(shù)＝ 11個位時間＝ ) 在實施中，還要加上約 10 20% 的余量。 ? 組態(tài)階段 DP 主站對 DP 從站所需要的配置和現(xiàn)行的配置進(jìn)行比較。 PROFIBUSDP 64 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSDP 上電 DP從站是 否準(zhǔn)備好 DP從站是否準(zhǔn) 備好數(shù)據(jù)交換 對從站設(shè)置參數(shù) 檢查從站通信接口配置 主站和從站之間進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)交換 Y Y N … DP 系統(tǒng)的工作過程 上電 參數(shù)設(shè)置 是否正確 配置是否正確 等待主站對其設(shè)置參數(shù) 等待主站對其通信接口配置檢查 主站和從站之間進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)交換 Y Y N N … N 主站 從站 請求從站診斷 (Slave_Diag) 設(shè)置從站參數(shù) (Set_Prm) 檢查從站通信接口配置 (Chk_Cfg) 請求從站診斷 (Slave_Diag) 主向從發(fā)送數(shù)據(jù) (Data_Exchange) 從向主應(yīng)答數(shù)據(jù) (Data_Exchange) 從站診斷響應(yīng) 確認(rèn) 確認(rèn) 從站診斷響應(yīng) 65 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 DP 從站的狀態(tài)轉(zhuǎn)換 設(shè)置從站地址 (Set_Slave_Add) Power_on WAIT_PRM WAIT_CFG DATA_EXCH 對從站的通信接口配置檢 查 (Chk_Cfg)發(fā)現(xiàn)錯誤 設(shè)置從站參數(shù) (Set_Prm) 發(fā)現(xiàn)錯誤 用戶數(shù)據(jù)與通信接口配 置的格式不同 讀取從站診斷信息 (Slave_Diag) 讀取從站的通信接口配置 (Get_Cfg) 讀取從站診斷信息 (Slave_Diag) 設(shè)置從站參數(shù) (Set_Prm) 讀取從站的通信接口配置 (Get_Cfg) ?Poweron. 只有在此狀態(tài)下，從站能從 2類主站接收 Set_Slave_ Add電文來改變它的地址 ?WAIT_PRM. 等待參數(shù)化完成 ?WAIT_CFG. 等待組態(tài)完成 ?DATA_EXCH. 數(shù)據(jù)交換 若組態(tài)或數(shù)據(jù)交換不成功，再回到參數(shù)化階段 PROFIBUSDP 讀取從站診斷信息 (Slave_Diag) 設(shè)置從站參數(shù) (Set_Prm) 66 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 DP 從站的參數(shù)化 在參數(shù)化電文中， DP 主站傳送下列信息給 DP從站 : ? 從站用／不用看門狗（ watch dog） 控制 ? 定義站延遲時間 (TSDR) ? 支持的鎖定／同步方式 ? DP從站對其他主站的鎖閉或不鎖閉 ? 組（ group）的定義 ? 確定相關(guān)主站的地址 為了確定用戶指定的參數(shù)，可以使用 8244 個字節(jié)。 ? 制造商指定數(shù)據(jù)的定義 PROFIBUSDP 68 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSDP 設(shè)備的 GSD文件 (1) ? 在 GSD文件中，描述每一個 PROFIBUSDP 設(shè)備的特性 。 ? PROFIBUS 用戶組織提供 GSD編輯程序，它使得建立 GSD文件 非常容易。DP控制模塊名字 Revision = Rev 。DP設(shè)備的類型， 0為從站， 1為主站 FMS_Supp = 0 。 Supported baudrates = 1 。 Setup time for supported baud rated = 1 … Tset_12M = 16 PROFIBUSDP 72 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 GSD編輯程序 ? 使建立 GSD文件非常容易 ? 保證所建立的 GSD文件符合 PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn) PROFIBUSDP 73 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSDP 軋制方向 精軋機組 F1F6 層流冷卻 卷取機 飛剪 除鱗機 液壓剪 加熱爐 粗軋機 ProfibusDP應(yīng)用舉例 :熱連軋厚度控制系統(tǒng) 軋制方向 工作側(cè) 牌坊 傳動側(cè) 74 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 ProfibusDP應(yīng)用舉例 :單機架基本閉環(huán)結(jié)構(gòu) 給定擺輥油缸位置 閥給定 閥流量 壓力 油缸位移 實時控制算法計算 AGC補償量及油缸位置誤差 PROFIBUSDP 75 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 HAGC系統(tǒng) 軟件組成 采集壓力、位移等信號 通過伺服閥控制油缸位移 故障顯示分析 AGC參數(shù)調(diào)整 操作工 HMI 軟件調(diào)試 軋制數(shù)據(jù)記錄 規(guī)程服務(wù)器 以太網(wǎng) 串行線 PROFIBUSDP 76 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 實時控制軟件 介紹：實時數(shù)據(jù)采集與輸出 4 路油缸位移傳感器 地址 : 0xFBFF5000 VME總線 IPQUAD IP440 IPQUAD 2 路主電機速度碼盤 IP341 2 路壓力傳感器 2 路壓頭（可選） 溫度等 IP220 IP445 軌跡按鈕、道次按鈕、復(fù)位按鈕等 2 路伺服閥放大器等 2 路快卸閥等 地址 : 0xFBFF6200 地址 : 0xFBFF6000 地址 : 0xFBFF6100 地址 : 0xFBFF5100 地址 : 0xFBFF6300 PROFIBUSDP 77 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 實時控制軟件 介紹：任務(wù)結(jié)構(gòu) 快循環(huán)任務(wù) 慢循環(huán)任務(wù) 后臺任務(wù) 低 優(yōu)先級 高 輪轉(zhuǎn)周期 慢 快 100ms 1ms 100 1 執(zhí)行采集實時數(shù)據(jù)、 APC位置控制閉環(huán)、 AGC參數(shù)計算、伺服閥控制信號輸出等實時性要求最高的工作 執(zhí)行控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換、目標(biāo)位置計算、頭尾補償、糾偏、事故報警等實時性要求次高的工作 執(zhí)行參數(shù)寫入、參數(shù)校驗等實時性要求不高的工作 10ms 10 PROFIBUSDP 78 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 ProfibusDP應(yīng)用舉例 :多機架互聯(lián) PROFIBUSDP ProfibusDP 以太網(wǎng) ProfibusDP 主 從 從 從 從 從 從 從 主 79 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 DP信息循環(huán)時間的計算 (3) TMC = ( TSYN + TID1 + TSDR + Header + I x 11TBit + 0 x 11TBit ) x Slaves TMC = 信息循環(huán)時間按位時間計 TID1 = 在主站的空閑時間 = 典型的 75 個位時間 TSDR = 在從站的站延遲時間 = 典型的 11個位時間 Header = 在請求和響應(yīng)幀中的電文頭 = 198 個位時間 I = 每個從站的輸入數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù) O = 每個從站的輸出數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù) Slaves = 從站個數(shù) PROFIBUSDP 系統(tǒng)的組成，包括 1 個主站和 6 個從站，每個從站有 240 個字節(jié) 的輸入和 240個字節(jié)的輸出。 ? 通過標(biāo)準(zhǔn)的 DP 周期性數(shù)據(jù)交換功能傳輸量