现场总线技术2课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,回顾,串行通信：参与通信的两台或多台设备通常共享一条物理通路.发送者依次逐位发送一串数据信号,按一定的约定规则为接收者所接收.,数据格式,连接握手：是指发送方在发送一个数据块之前使用一个特定的握手信号来引起接收者的注意,表明要发送数据,接收者则通过握手信号回应发送者,说明它已经做好了接收数据的准备.,确认：接收者为表明数据已经收到向发送者回复信息的过程,RS232：TXD，RXD，GND，电气特性,RS485：二线差分平衡传输,AA，BB电气特性,回顾串行通信：参与通信的两台或多台设备通常共享一条物理通路.,回顾,PROFIBUS：（Process Fieldbus的缩写）是一种国际化的、开放的、不依赖于设备生产商的现场总线标准。它广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等其他自动化领域。,德国，SIMENS，,DP：它的设计旨在用于设备一级的高速数据传输，用于传感器和执行器级的高速数据传输。,PA：是PROFIBUS的过程自动化解决方案，将自动化系统和过程控制系统与现场设备，,FMS：它的设计是旨在解决车间一级通用性通信任务，可用于大范围和复杂的通信系统。,回顾PROFIBUS：（Process Fieldbus的缩,回顾,协议结构：DP、FMS、PA,通信模型：,物理层（DP、FMS、PA）,链路层：数据链路层规定总线存取控制、数据安全性以及传输协议和报文的处理。在PROFIBUS中，数据链路层（第2层）称为FDL层。,报文格式：P307,DP设备行规,基本功能,扩展功能,DP用户接口,直接数据链路映象程序（DDLM）,DP设备行规,FMS设备行规,应用层接口,（ALI）,PA设备行规,基本功能,扩展功能,DP用户接口,直接数据链路映象程序（DDLM）,应用层,现场总线报文规,（FMS）,未使用,第7层,（应用层）,第3-6层,第1层,（物理层）,数据链路层,现场总线数据链路层（FDL）,物理层,（RS-485/LWL）,IEC1158-2,第2层,（数据链路层）,IEC接口,数据链路层,现场总线数据链路层（FDL）,物理层,（RS-485/LWL）,图1 PROFIBUS的协议结构,VP(6),390,220,390,VP(6),390,220,390,RS-485段,B,A,DGND(5),DGND(5),最多32个站,图2 RS-485总线段的结构,回顾协议结构：DP、FMS、PADP设备行规基本功能 D,3.3 应用层,PROFIBUS的应用层由FMS接口（现场总线报文规范）和LLI接口（低层接口）组成。在不同的应用中，具体需要的功能范围必须与具体应用相适应，这些适应性定义称为行规。行规提供了设备的可互换性，保证不同厂商生产的设备具有相同的通信功能。,1PROFIBUS-FMS行规,FMS行规确保由不同制造商生产的同类设备具有同样的通信功能。目前已制定了如下的FMS行规：,3.3 应用层PROFIBUS的应用层由FMS接口（现场总,控制器间的通信（3.002）：此通信行规定义了用于可编程控制（PLC）之间通信的FMS服务。根据控制器的类型，对每台控制器所支持的服务、参数和数据类型作了具体规定。,楼宇自动化行规（3.001）：这一行规提供了一个特定的分支和服务，作为楼宇自动化中的公共基础。该行规对楼宇自动化系统使用FMS进行监视、闭环和开环控制、操作控制、报警处理及系统档案管理作了描述。,低压开关设备（3.032）：它是一个面向行业的FMS应用行规，它具体说明了通过FMS在通信过程中低压开关设备的应用行为。,控制器间的通信（3.002）：此通信行规定义了用于可编程控制,2PROFIBUS-DP行规,目前已制定了如下的DP行规：,NC/RC行规（3.052）：该行规介绍了人们怎样通过PROFIBUS-DP对操作机床和装配机器人进行控制。,编码器行规（3.062）：本行规介绍了回转式、转角式和线性编码器与PROFIBUS-DP的连接，这些编码器带有单转或多转分辨率。,变速传动行规（3.071）：传动技术设备的主要生产厂商共同制订了PROFIDRIVE行规。,操作员控制和过程监视行规（HMI）：HMI行规具体说明了通过PROFIBUS-DP把这些设备与更高一级自动化部件的连接，此行规使用了扩展的PROFIBUS-DP的功能来进行通信。,2PROFIBUS-DP行规,3PROFIBUS-PA行规,PA行规的任务是选用各种类型现场设备真正需要的通信功能，并提供这些设备功能和设备行为的一切必要规范，也包括适用于各种类型设备的组态信息的设备数据单。对所有通用的测量变送器和其他被选类型的设备作了具体规定，这些设备如：,压力、液位、温度和流量用测量变送器；,数字量输入和输出；,模拟量输入和输出；,阀门；,定位器。,每台设备将提供PROFIBUS-PA行规所规定的各项参数。,3PROFIBUS-PA行规,现场总线技术2课件,现场总线技术2课件,现场总线技术2课件,现场总线技术2课件,现场总线技术2课件,6.4 PROFIBUS-DP的总线设备类型和数据通信,6.4.1 概述,PROFIBUS-DP协议是为自动化制造工厂中分散的I/O设备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，如图6-10所示。,6.4 PROFIBUS-DP的总线设备类型和数据通信,DP主站与DP从站间的一个报文循环由DP主站发出的请求帧（轮询报文）和由DP从站返回的有关应答或响应帧组成。,轮询表：P311，输入数据、输出数据,DP主站与DP从站间的一个报文循环由DP主站发出的请求帧（轮,一个DP系统也可能是多主结构。实际上，这就意味着一条总线上连接几个主站节点，在一个总线上DP主站/从站、FMS主站/从站和其他的主动节点或被动节点也可以共存，如图6-12所示。,图6-12 PROFIBUS-DP多主站结构,一个DP系统也可能是多主结构。实际上，这就意味着一条总线上连,6.4.2 DP设备类型,1DP主站（1类）,1类DP主站循环地与DP从站交换用户数据。它使用如下的协议功能执行通信任务。,（1）Set_Prm和Chk_Cfg,在启动、重启动和数据传输阶段，DP主站使用这些功能发送参数集给DP从站。它发送所有参数，而不管它们是不是对整个总线普遍适用或是不是对某些特别重要。对个别DP从站而言，其输入和输出数据的字节数在组态期间进行定义。,6.4.2 DP设备类型1DP主站（1类）,（2）Data_Exchange,此功能循环地与指定给它的DP从站进行输入/输出数据交换。,（3）Slave_Diag,在启动期间或循环的用户数据交换期间，用此功能读取DP从站的诊断信息。,（4）Global_Control,DP主站使用此控制命令将它的运行状态告知给各DP从站。此外，还可以将控制命令发送给个别从站或规定的DP从站组，以实现输出数据和输入数据的同步（Sync和Freeze命令）。,（2）Data_Exchange,2DP从站,DP从站只与装载此从站的参数并组态它的DP主站交换用户数据。DP从站可以向此主站报告本地诊断中断和过程中断。,3DP主站（2类）,2类DP主站是编程装置、诊断和管理设备。除了已经描述的1类主站的功能外，2类DP主站通常还支持下列特殊功能：,（1）RD_Inp和RD_Outp,在与1类DP主站进行数据通信的同时，用这些功能可读取DP从站的输入和输出数据,。,（2）Get_Cfg,用此功能读取DP从站的当前组态数据。,2DP从站,（3）Set_Slave_Add,此功能允许DP主站（2类）分配一个新的总线地址给一个DP从站。当然，此从站是支持这种地址定义方法的。,此外，2类DP主站还提供一些功能用于与1类DP主站的通信。,4DP组合设备,可以将1类DP主站、2类DP主站和DP从站组合在一个硬件模块中形成一个DP组合设备。实际上，这样的设备是很常见的。一些典型的设备组合如下：,1类DP主站与2类DP主站的组合,DP从站与1类DP主站的组合,（3）Set_Slave_Add,6.4.3 DP设备之间的数据通信,1DP通信关系和DP数据交换,按PROFIBUS-DP协议，通信作业的发起者称为请求方，而相应的通信伙伴称为响应方。表6-2列出了DP主站和DP从站的通信能力，按请求方和响应方分别列出。,6.4.3 DP设备之间的数据通信1DP通信关系和DP数,表6-2 各类DP设备间的通信关系,功能/服务,依据EN 50170,DP-从站,DP主站（1类）,DP主站（2类）,使用的SAP号,使用的第2层服务,Requ,Resp,Requ,Resp,Requ,Resp,Data-Exchange,M,M,O,缺省SAP,SRD,RD-Inp,M,O,56,SRD,RD_Outp,M,O,57,SRD,Slave_Diag,M,M,O,60,SRD,Set_Prm,M,M,O,61,SRD,Chk_Cfg,M,M,O,62,SRD,Get_Cfg,M,O,59,SRD,Global_Control,M,M,O,58,SDN,Set_Slave_Add,O,O,55,SRD,M_M_Communication,O,O,O,O,54,SRD/SDN,DPV1 Services,O,O,O,51/50,SRD,注：Requ=请求方，Resp=响应方，M=强制性功能，O=可选功能。,表6-2 各类DP设备间的通信关系 功能/服务DP-,现场总线技术2课件,现场总线技术2课件,2初始化阶段，重启动和用户数据通信,在DP主站可以与从站设备交换用户数据之前，DP主站必须定义DP从站的参数并组态此从站。为此，DP主站首先检查DP从站是否在总线上。如果是，则DP主站通过请求从站的诊断数据来检查DP从站的准备情况。当DP从站报告它已准备好参数定义时，则DP主站装载参数集和组态数据。DP主站再请求从站的诊断数据以查明从站是否准备就绪。只有在这些工作完成后，DP主站才开始循环地与DP从站交换用户数据。,DP从站初始化阶段的主要顺序如图6-13所示。,2初始化阶段，重启动和用户数据通信,DP主站,DP从站,从站诊断请求（Slave_Diag）,从站诊断响应,从站参数请求(Set_Prm),确认,检查组态请求(Chk_Cfg),确认,从站诊断请求(Slave_Diag),从站诊断响应,DP从站在总线上并准备好参数分配和组态,N,分配从站参数,组态从站,DP从站准备好数据交换,Y,N,图6-13 DP从站初始化阶段的主要顺序,DP主站DP从站从站诊断请求（Slave_Diag）从站诊断,6.4.4 设备数据库文件（GSD）,PROFIBUS设备具有不同的性能特征，特性的不同在于现有功能（即I/O信号的数量和诊断信息）的不同或可能的总线参数，如波特率和时间的监控不同。这些参数对每种设备类型和每家生产厂商来说均各有差别，为达到PROFIBUS简单的即插即用配置，这些特性均在电子数据单中具体说明，有时称为设备数据库文件或GSD文件。,GSD文件由生产厂商分别针对每一种设备类型准备并以设备数据库清单的形式提供给用户。,GSD分为以下三部分：,（1）总体说明,6.4.4 设备数据库文件（GSD）PROFIBUS设备具,包括厂商和设备名称、软硬件版本情况、支持的波特率、可能的监控时间间隔及总线插头的信号分配。,（2）DP主设备相关规格,包括所有只适用于DP主设备的参数（例如可连接的从设备的最多台数或加载和卸载能力）。从设备没有这些规定。,（3）从设备的相关规格,包括与从设备有关的所有规定（例如I/O通道的数量和类型、诊断