PROFIBUS现场总线技术__工业数据通信与控制网络.pptx

《工业数据通信与控制网络》课程学习——; 一、概述 ;PROFIBUS技术的发展经历 87年由Siemens公司等13家企业和5家研究机构联合开发; 89年批准为德国工业标准DIN 19245； 96年批准为欧洲标准EN 50170 V.2; 98年PROFIBUS-PA批准纳入EN50170 V.2; 99年PROFIBUS成为国际标准IEC 61158的组成部分(Type III); 2001年批准成为中国的行业标准JB/T 10308.3-2001; ;PROFIBUS 在工厂网络中的应用;PROFIBUS 的实际应用;RPOFIBUS给客户的好处;PROFIBUS的通信参考模型 PROFIBUS包含有三个子集： PROFIBUS DP 用于设备级分散I/O之间的通信，实现分布式控制系统设备间的高速数据传输，传输速率在9.6Kbps—12Mbps之间可选 PROFIBUS PA 用于过程自动化，采用IEC61158-2通信规程，传输速率为31.25K，适用于有总线供电、本质安全要求的应用场合 PROFIBUS FMS 用于车间级的数据通信，可提供通信量大的相关服务; PROFIBUS簇; 2、PROFIBUS基本特性;PROFIBUS 网络的构成; 2.1 协议结构;PROFIBUS协议结构;;PROFIBUS-DP使用第一层、第二层和用户接口，第三层到第七层从未加以描述，这种流体型结构确保了数据传输的快速和有效，直接数据链路映像（DDLM）提供易于进入第二层的用户接口，用户接口规定了用户及系统以及不同设备可以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，还提供了传输用的RS-485传输技术或光纤。 PROFIBUS-FMS第1,2,7层均加以定义，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协调了不同的通信关系并向FMS提供不依赖设备访问第2层。第2层现场总线数据链路（FDL）可完成总线访问控制和数据的可靠性，它还为PROFIBUS-FMS提供了RS-485传输技术或光纤。 ;PROFIBUS-PA数据传输采用扩展的“PROFIBUS-DP”协议，另外还使用了描述现场设备行为的规范，根据IEC1158-2标准，这种传输技术可确保其本质安全性并使现场设备通过总线供电。使用分段式耦合器PROFIBUS-PA设备能很方便地集成到PROFIBUS-DP网络。 PROFIBUS-FMS 和PROFIBUS-DP系统使用了同样的传输技术和统一的总线访问协议，因而这两套系统可在同一根电缆上同时操作。;2.2 传输技术; （1）用于DP和FMS的RS485传输技术;① RS-485传输技术基本特征 ;②RS-485传输设备安装要点;每个分段上最多可接32个站（主站或从站） ;(5) 电缆最大长度取决于传输速率。如使用A型电缆，则传输速 率与长度如下表 ; (6) 当连接各站时，应确保数据线不要拧绞，系统在高电磁发射环境（如汽车制造业）下运行应使用带屛蔽的电缆，屏蔽可提高电磁兼容性（EMC）。(7) 如用屏蔽编织线和屏蔽箔，应在两端与保护接地连接，并通过尽可能的大面积屏蔽接线来复盖，以保持良好的传导性。另外建议数据线必须与高压线隔离。(8) 超过500Kbit/s的数据传输速率时应避免使用短截线段，应使用市场上现有的插头可使数据输入和输出电缆直接与插头连接，而且总线插头可在任何时候接通或断开而并不中断其它站的数据通信。;(2)用于PA的IEC1158-2传输技术 ;①IEC1158-2传输技术特性; ②IEC1158传输设备安装要点;过程自动化典型结构;（3）光纤传输技术;2.3 PROFIBUS总线存取协议 ;(3) PROFIBUS协议的设计要满足介质存取控制MAC的两个基本要求： 在复杂的自动化系统（主站）间的通信，必须保证在确切限定的时间间隔中，任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务。 在复杂的程序控制器和简单的I/O设备（从站）间通信，应尽可能快速又简单地完成数据的实时传输。因此PROFIBUS总线存取协议包括主站之间采用令牌传送方式，主站与从站之间采用主从方式。 ;令牌调度原理;(4) 令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的时间内得到总线存取权（令牌）。在PROFIBUS中，令牌传递仅在各主站之间进行。(5) 主站得到总线存取令牌时可与从站通信。每个主站均可向从站发送或读取信息。 ;PROFIBUS;PROFIBUS总线存取协议; 在图中，PROFIBUS总线上的主设备M3获得令牌