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1、PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 1P R O F I B U S第五部分第五部分PROFIBUS-DP技术培训技术培训PROFIBUS-DP in action at BMWPROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS Internationa
2、l 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 2PROFIBUS-DP 定义三种设备类型定义三种设备类型?DP-1类主设备类主设备(DPM1)中央控制器中央控制器,它与分散的它与分散的 I/O 设备设备(DP-从从)交换数据交换数据允许若干个允许若干个DPM1典型的设备是典型的设备是 PLC,PC,VME?DP-2 类主设备类主设备(DPM2)组态组态监视或工程工具监视或工程工具它被用来设定网络或参数它被用来设定网络或参数监视监视 DP-从设备从设备?DP-从设备从设备直接连
3、接直接连接 I/O 信号的外围设备信号的外围设备典型的设备是输入典型的设备是输入输出输出驱动器驱动器阀阀操作面板等等操作面板等等PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 3PROFIBUS-DP 单主系统单主系统DP-主主(1 类类)单主系统实现最短的总线循环时间单主系统实现最短的总线循环时间它们的组成它们的组成:-1 个个DP
4、-主主(1 类类)-1 到最多到最多 125 个个DP-从从-DP-主主(2 类类)可选的可选的分散的I/ODP-从从PROFIBUS-DPPLCPROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 4PROFIBUS-DP 多主系统若干个多主系统若干个 DP-主可以用读功能访问一个主可以用读功能访问一个 DP-从从PROFIBUS-DP
5、多主系统的组成多主系统的组成:-多个主设备多个主设备(1 类类 or 2 类类)-1 到最多到最多124 个个 DP-从从-在同一个总线上最多在同一个总线上最多126 个设备个设备DP-主(2 类)DP-主(1 类)DP-主(1 类)分散的分散的 I/O分散的分散的 I/OPROFIBUS-PDP-从从PLCPROFIBUS-DPPCCNCPROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardT
6、echnique,Rev.1,Part V-Page 5PROFIBUS-DPSyn=同步时间SD2=开始分界符2LE=长度LEr=重复长度DU =数据单元FCS =帧帧检查顺序ED =结束分界符DA=目的地址SA=源地址FC=功能码帧帧SRD-请求各种长度的用户数据SRD-响应各种长度的用户数据DP-LLDP-从从SYN SD2 LESD2 DASAFCDU FCS EDLErSD2 LELErDASAFC DU FCS EDSD2请求帧请求帧尾尾输出数据输出数据头头响应帧响应帧DP-从从立即响应DP-主主头头输入数据输入数据尾尾用户数据交换的原理用户数据交换的原理PROCESS FIELD
7、 BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 6条件条件:每个每个DP-从设备有从设备有 2 字节的输入和字节的输入和 2 字节的输出数据字节的输出数据最小的从间隔时间是最小的从间隔时间是 200 微秒微秒TID1=75 个 位时间个 位时间,Tsdr=11 个位时间个位时间PROFIBUS-DP 单主系统的典型循环时间单主系统的典型循环时间总线循环时间总线
8、循环时间msDP-从设备数从设备数12 MBit/s1.5 MBit/s500 kBit/sPROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 7DP-信息循环时间的计算信息循环时间的计算(1)?一个八位二进制数一个八位二进制数一字节一字节按按 11位传输位传输?电文头和尾由电文头和尾由11 个字节或个字节或 9 个字节组成个字节组成?波
9、特率为波特率为1.5 M 时时1个位时间个位时间0.6667 s(1 个八位二进制数个八位二进制数11位时间位时间7.33 s)?波特率为波特率为12 M时时1个位时间个位时间83 ns(1个八位二进制数个八位二进制数11个位时间个位时间0.913ns)?在实施中还要加上约10-20%的余量精确的计算规则可以从EN 50170 V.2 获得.PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard
10、Technique,Rev.1,Part V-Page 8DP-信息循环时间的计算信息循环时间的计算(2)Tsyn=33 TBitmin TSDR=11 TBitmax TSDR=60.800 TBitTSDR响应帧=头+输出数据Tid1=75 TBit请求帧=头+输出数据PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 9DP-信息循
11、环时间的计算信息循环时间的计算(3)TMC=(TSYN+TID1+TSDR+Header+I x 11TBit+0 x 11TBit)x SlavesTMC=信息循环时间按位时间计TID1=在主站的空闲时间=典型的75 个位时间TSDR=在从站的站延迟时间=典型的11个位时间Header=在请求和响应帧中的电文头=198 个位时间I=每个从站的输入数据字节数O=每个从站的输出数据字节数Slaves=从站个数PROFIBUS-DP 系统的组成包括1 个主站和 20 个从站每个从站有 2 个字节的输入和 2 个字节的输出TMC=(33+75+11+198+22+22)x 20=7220 TBit7
12、220 TBit(1.5 MBaud)=(TBit=0.66 s)=4.8 ms7220 TBit(12 MBaud)=(TBit=0.83 ns)=0.6 ms在实施时还要加上约10 to 20%的余量例例:PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 10PROFIBUS-DP从传感器到驱动器的全部响应时间从传感器到驱动器的全部
13、响应时间DrivePLC45%2%45%2%6%20ms 转换器响应时间1ms 总线运行时间20ms PLC 程序运行时间1ms 总线运行时间3ms I/O 输入滤波器现场总线份额:4%PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 11PROFIBUS-DP从传感器到接触器的全部响应时间从传感器到接触器的全部响应时间Con-tact
14、orPLC67%1.5%26%1.5%4%现场总线份额现场总线份额:3%50ms 拾波延时1ms 总线运行时间20ms PLC 程序运行时间1ms 总线运行时间3ms I/O 输入滤波器PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 12DPM1DP-SlavesPROFIBUS-DP 功能概述功能概述DPM2DP-SlavesDPM
15、1DPM2参数化组态?-传输从设备诊断数据?-传输主设备诊断数据-?周期的数据交换?-同步+锁定控制命令?-设定从设备地址-?-非周期的读输入/输出映象-?-非周期的读/写任一数据?(X)-报警处理功能?(X)-装载/卸载主设备参数表-?(x)PROFIBUS-DP 扩展功能,它们在 PROFIBUS 技术导则中被描述订单号2.082?(X)(X)PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Stand
16、ardTechnique,Rev.1,Part V-Page 13PROFIBUS-DP 基本功能基本功能主站(1 类)主站(2 类)数据交换Data_Exchange读从站诊断Slave_Diag设定参数Set_Prm检查组态Chk_Cfg全局控制Global_ControlGet_Master_Diag初始化卸载参数Start_Seq卸载Download装载Upload结束卸载装载参数End_Seq二类主站激活所有主站数据记录Act_Para_Brct激活一个参数记录Act_Param数据交换读输入RD_Ind读输出RD_OutpSlave_DiagSet_PrmChk_Cfg读组态Get
17、_CfgGlobal_Control设定从站地址Set_Slave_Add(opt)Data_ExchangeRD_InpRD_OutpSlave_DiagSet_PrmChk_CfgGet_CfgGlobal_ControlSet_Slave_AddPC/VMEPLC从站PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 14DP-主站
18、和主站和 DP-从站间的数据传输从站间的数据传输?参数化阶段参数化阶段从站由 DP-主站用现行总线参数监控时间和从站的特定参数进行参数化?组态阶段组态阶段DP-主站对DP-从站所需要的配置和现行的配置进行比较?用户数据传输阶段用户数据传输阶段在参数化和组态成功后DP-从站改变其状态进入用户数据交换阶段在此阶段从站的参数化能被更改而不必中断数据传输+在这三个阶段中在这三个阶段中都可以附加诊断数据和控制命令的传输都可以附加诊断数据和控制命令的传输PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 19
19、97PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 15DP-从站的状态机构从站的状态机构Set_Slave_AddSlave_DiagPower_onWAIT_PRMWAIT_CFGDATA_EXCHChk_Cfg,not okSet_Prm,not okSlave_DiagGet_CfgSlave_DiagSet_PrmGet_Cfg说明Power-on.只有在此状态下从站能从2类主站接收 Set_Slave_Add电文来改变它的地址WAIT_PRM.等待参数化完成WAIT_CFG.等
20、待组态完成DATA_EXCH.数据交换若组态或数据交换不成功再回到参数化阶段PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 16DP-从站的参数化从站的参数化在参数化电文中DP-主站传送下列信息给 DP-从站:?从站用从站用不用看门狗不用看门狗watch dog控制控制?定义站延迟时间定义站延迟时间(TSDR)?支持的锁定支持的锁定同
21、步方式同步方式?DP-从站对其他主站的锁闭或不锁闭从站对其他主站的锁闭或不锁闭?组组group的定义的定义?确定相关主站的地址确定相关主站的地址为了确定用户指定的参数可以使用 8-244 个字节PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 17DP-从站的组态从站的组态?在组态阶段确定从站的输入/输出的数据量还要规定周期性用户数据交
22、换时的用户数据长度?组态数据可以分成若干部分每部分16 个字节?定义数据域数据域将被一致性地传输?制造商指定数据的定义PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 18控制命令控制命令除与用户数据传输有关的站以外DP-主站可以发送控制命令给一个一组或全部DP-从站这些控制命令设计为全局控制Global-Controls它们是?输入同
23、步输入同步(锁定模式锁定模式)?输出同步输出同步(同步模式同步模式)?输出清除进入失效安全状态输出清除进入失效安全状态(清除模式清除模式)PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 19PROFIBUS-DP 提供广泛的诊断可能性提供广泛的诊断可能性诊断信息能快速确定故障的位置与站有关的诊断与站有关的诊断站一般运行状态的信息如温度
24、过高电压过低.与模块有关的诊断与模块有关的诊断设备中相关模块的信息如输出模块 8A 有故障.与通道有关的诊断与通道有关的诊断输入或输出某一信号位的信息如输出线 3 断了.诊断信息分为三级:PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 20安全性功能安全性功能在分散控制的现场提供有效的安全性功能是十分必要的PROFIBUS-DP 的安
25、全性功能确保如下检查:?参数化错误?站脱落?传输介质脱落?EMC(电磁兼容性)?硬件和软件失效?OKOKOKOKPROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 21系统行为系统行为在在 EN 50170 Vol.2 中定义了中定义了DP-主和主和DP-从的系统行为从的系统行为系统行为主要由 DP-主站(1 类)的系统行为来确定DP-主
26、站(1 类)区别下列状态:停止停止STOP在在DP-主和主和DP-从之间无数据传输从之间无数据传输清除清除CLEARDP-主读主读 DP-从的输入数据并保持输出在失效安全状态从的输入数据并保持输出在失效安全状态运行运行OPERATEDP-主处在数据传输阶段主处在数据传输阶段在后继的周期中在后继的周期中DP-从的输入被读从的输入被读且输出数据被写给且输出数据被写给DP-从从PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fi
27、eldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 22识别号识别号每一类 DP-从设备和每一类 DP-主设备(1 类)都必须分别有一个识别号?用一个识别号DP-主能识别已联接的DP-从的类型而无须在前面特别议定?如果设备类型和设备地址都正确这就为在总线上运行做好了准备此时DP-主将开始用户数据传输?识别号用 0 到 FFFF 间的16进数?识别号由 PROFIBUS 用户组织发放如在德国的PNO在美国的PTOPROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1
28、997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 23DP 使用的服务存取点使用的服务存取点(SAP)?Default-SAP:用户数据交换?SAP 54:主-主功能?SAP 55:设定/更改从地址?SAP 56:读输入?SAP 57:读输出?SAP 58:控制命令?SAP 59:读组态数据?SAP 60:读诊断数据?SAP 61:设定参数化数据?SAP 62:检查组态数据服务存取点被用来选择不同的服务存取点被用来选择不同的DP-功能功能:PROCESS FIELD BUSPROFIB
29、US InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 24DP-MASTER请求电文请求电文响应电文响应电文读服务的顺序读服务的顺序FunctionNumberSlotNumberIndexLengthFunctionNumberSlotNumberIndexLengthDataDP-SLAVE轮询直到数据是有效的扩展的扩展的DP 功能功能PROCESS FIELD BUSPROFIB
30、US InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 25用非周期性的读和写服务访问用非周期性的读和写服务访问 I/O Base ModuleModule 18 DOModule 216 DOModule 38 DIModule 41 AIIndexSlot Number1 Byte Output2 Byte OutputModule 1Module 21 Byte Output2 B
31、yte OutputModule 1Module 21 Byte Input4 Byte InputModule 3Module 41 Byte Input4 Byte InputModule 3Module 4请求:响应:PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 26PROFIBUS-DP 设备的设备的GSD-文件文件(1)?
32、在在GSD文件中文件中描述每一个描述每一个 PROFIBUS-DP 设备的特性设备的特性?每个设备的每个设备的GSD 文件用设备的电子数据单来表示文件用设备的电子数据单来表示?GSD 文件包含所有设备的特定参数文件包含所有设备的特定参数如如:支持的波特率 支持的信息长度 输入/输出的数据量 诊断信息的含义 对模拟设备有效的选择PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechniqu
33、e,Rev.1,Part V-Page 27PROFIBUS-DP 设备的设备的GSD文件文件(2)?GSD文件由设备制造商建立文件由设备制造商建立?每一个设备类型分别需要一个每一个设备类型分别需要一个GSD文件文件?PROFIBUS 用户组织提供用户组织提供GSD编辑程序编辑程序它使得建立它使得建立GSD文件非常容易文件非常容易?GSD编辑程序包括编辑程序包括GSD检查程序检查程序它确保它确保GSD文件符合文件符合PROFIBUS 标准标准?在在PROFIBUS 网页网页http:/中构成了一个中构成了一个GSD文件库文件库PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part V-Page 28GSD编辑程序编辑程序?使建立使建立GSD文件非常容易文件非常容易?保证所建立的保证所建立的GSD文件符合文件符合PROFIBUS 标准标准