Profibus现场总线教程.pdf

一现场总线的概念

什么是现场总线
现场总线在自动化系统中所处的位置
现场总线对自动控制系统和自动化系统的影响
使用现场总线技术给用户带来的好处
什么是现场总线

♦现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控
制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行数字式
多点双向通信的数据总线其中“生产过程”包括断
续生产过程和连续生产过程两类

♦或者现场总线是以单个分散的数字化智能化的测
量和控制设备作为网络节点用总线相连接实现相互
交换信息共同完成自动控制功能的网络系统与控制系
统
现场总线在自动化系统中的位置

工厂级区域控制器

MMS,TCP/IPBackbone
总线循环
时间

<1000msPC/VME
CNC
车间级Host

PROFIBUS-FMS
总线循环
时间VME/PCPLC
<100msPLS
现场级
PROFIBUS-DPPROFIBUS-PA

总线循环驱动器输入传感器现场变送器现场
时间输出设备设备
<10ms
传统方式现场级设备与控制器之间连接采用一对一所谓I/O接线方式传递
4-20mA或24VDC信号

车间级

ASCIIPrinterASCIIPrinter

车间级监控网

控制器控制器

I/O连线I/O连线
现场信号现场信号
4-20mA/24VDC4-20mA/24VDC
去工厂骨干网

现场总线技术
主要特征是采用

数字式通信方式ASCIIPrinterASCIIPrinter
取代设备级的
4-20mA(模拟量
/24VDC开关车间级监控网
量信号使用
一根电缆连接所控制器控制器
有现场设备

现现
场场
总总
线线
现场总线对自动控制系统和自动化系统的影响

传统的信号制将由4-20mA模拟信号制转换为双向数字通信
的现场总线信号制

自动控制系统的体系结构将由模拟与数字的分散型控制系统
(DCS)转换为全数字现场总线控制系统(FCS)进而自动控制
系统的设计方法和安装调试方式也将发生重大的变化

现行的现场设备和仪表的产品结构将发生重大变革

现场总线把自动控制系统和设备带进了信息网络之中形成为
企业信息网络的底层从而为实现企业信息集成和企业综合自
动化提供了可行的基础
使用现场总线技术给用户带来的好处

节省硬件成本
设计组态安装调试简便
系统的安全可靠性好减少故障停机时间
系统维护设备更换和系统扩充方便
用户对系统配置设备选型有最大的自主权
完善了企业信息系统为实现企业综合自动化提供了
基础
100%
100%
22%

27%57%

50%12%工程费

22%组装费
51%

23%硬件费
0%
Today(4...20mA)PROFIBUS
HardwareAssemblyEngineering
硬件组装工程
二PROFIBUS技术及标准化

PROFIBUS技术的由来
现场总线欧洲标准的结构
现场总线国际标准IEC61158的形成
中国现场总线标准化工作的现状
PROFIBUS技术的由来

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DIN19245

96年批准为欧洲标准EN50170V.2(PROFIBUS-FMS/-DP)

98年PROFIBUS-PA批准纳入EN50170V.2
99年PROFIBUS成为国际标准IEC61158的组成部分
(TypeIII).
2001年批准成为中国的行业标准JB/T10308.3-2001
PROFIBUS协议模型与ISO/OSI协议模型的关系

应用过程

7应用层
表达层
6用户层
5会话层
FMSFMA7
4传输层7应用层
LLI网
网络层络
33-6层未使用
管
数据链路层
22数据链路层FDL理
FMA1/2
1物理层1物理层PHY

ISO/OSI模型PROFIBUS协议模型
PROFIBUS协议结构

FMSDPPA

DP行规PA行规
FMS
设备行规扩展功能
用户层LayerDP扩展功能

DP基本功能

应用层现场总线信息规范
(7)

(3)-(6)未使用

现场总线数据链路
数据链路层IEC接口
(2)

物理层RS-485/光纤IEC1158-2
(1)

EN50170DINE19245T4行规
现场总线欧洲标准的结构
CLCTC65CX对应IECTC65
ENEN50170
P-Net,PROFIBUS,WFIP,FF,ControlNet
ENEN50254
DP,DWF,INTERBUS
prENEN50325
DeviceNet,SDS
CLCTC17B对应IECTC17B
ENEN50295(AS-I)
现场总线国际标准IEC61158的形成

IEC61158的目标

IndustrialAut