现场总线控制系统（FCS）系列：Siemens ProfiBus_（7）.ProfiBus在Siemens控制系统中的应用.docx

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ProfiBus在Siemens控制系统中的应用

1.ProfiBus概述

1.1ProfiBus简介

ProfiBus（ProcessFieldBus）是一种现场总线标准，广泛应用于工业自动化领域。它由德国电气和电子制造商协会（VDE）在1989年提出，并逐渐成为全球公认的工业通信标准。ProfiBus具有高可靠性和实时性，能够实现主站和从站之间的高效数据交换。在Siemens控制系统中，ProfiBus主要用于连接各种现场设备，如传感器、执行器、变频器等，实现数据的快速传输和实时控制。

1.2ProfiBus的特点

实时性：ProfiBus支持高速数据传输，能够满足实时控制的要求。

可靠性：通过差分信号传输和冗余设计，ProfiBus具有较高的抗干扰能力和可靠性。

灵活性：支持多种拓扑结构，如线性、环形和树形，能够适应不同的工业现场环境。

标准化：遵循国际标准，便于不同设备之间的互操作。

成本效益：通过减少电缆和接线成本，降低系统的总体成本。

1.3ProfiBus的通信协议

ProfiBus通信协议基于ISO/OSI模型，主要分为三个层次：

物理层：负责信号的传输，采用RS-485标准，支持差分信号传输。

数据链路层：负责数据的传输和控制，包括数据帧的格式和错误检测。

应用层：负责数据的处理和应用，包括通信参数的配置和数据的解释。

2.ProfiBus在Siemens控制系统中的配置

2.1ProfiBus硬件配置

在Siemens控制系统中，ProfiBus的硬件配置主要包括以下几个步骤：

选择合适的Profibus模块：根据现场设备的类型和数量，选择合适的ProfibusDP（DecentralizedPeripherals）或PA（ProcessAutomation）模块。

连接设备：将现场设备通过Profibus电缆连接到Profibus模块。

配置参数：在PLC编程软件中配置Profibus模块的参数，如地址、波特率等。

2.1.1ProfiBus模块选择

ProfibusDP模块：适用于高速、高响应要求的现场设备，如传感器、执行器。

ProfibusPA模块：适用于低速、高可靠性的现场设备，如变送器、阀门。

2.2ProfiBus软件配置

在Siemens控制系统中，ProfiBus的软件配置主要通过Step7编程软件完成。以下是配置步骤：

创建项目：在Step7中创建一个新的项目，选择合适的PLC型号。

添加Profibus模块：在硬件配置界面中添加Profibus模块，并设置其地址和参数。

配置通信参数：在GSD文件中配置通信参数，如波特率、传输类型等。

编程：编写PLC程序，实现数据的读取和控制。

2.2.1创建项目

打开Step7编程软件。

选择“文件”-“新建项目”。

输入项目名称和路径，点击“确定”。

在项目视图中，选择“PLC”-“插入新设备”。

选择合适的PLC型号，如S7-300或S7-400。

2.2.2添加Profibus模块

在硬件配置界面中，选择中央机架（CR）或扩展机架（ER）。

拖动合适的Profibus模块到机架中。

右键点击模块，选择“属性”。

在属性窗口中，设置模块的地址和参数，如波特率、站类型等。

2.2.3配置通信参数

在硬件配置界面中，右键点击Profibus模块，选择“配置”。

在配置窗口中，选择“GSD文件”选项卡，导入相应的GSD文件。

设置通信参数，如波特率、传输类型等。

保存配置并生成项目。

2.2.4编程

在项目视图中，选择“块”-“添加新块”。

选择“组织块”-“OB1”。

在OB1中编写程序，实现数据的读取和控制。

2.3ProfiBus配置示例

以下是一个具体的配置示例，假设我们使用S7-300PLC和一个ProfibusDP从站设备（如变频器）。

2.3.1硬件配置

在硬件配置界面中，选择中央机架（CR）。

拖动一个IM360接口模块到机架中。

拖动一个CP343-1ProfibusDP模块到机架中。

右键点击CP343-1模块，选择“属性”。

在属性窗口中，设置模块的地址为1，波特率为1.5Mbit/s。

2.3.2软件配置

右键点击CP343-1模块，选择“配置”。

在配置窗口中，选择“GSD文件”选项卡，导入变频器的GSD文件。

设置通信参数，如波特率为1.5Mbit/s，站类型为DP从站。

保存配置并生成项目。

2.3.3编程示例

以下是一个简单的PLC编程示例，用于读取变频器的当前速度并控制其启动和停止。

//梯形图编程示例

//OB1:主程序

//读取变频器的当前速度

//DB1:数据块