PROFIBUS技术培训5.ppt

,PROFIBUS InternationalPROFIBUS技术培训PROFIBUS-DP in action at BMW第五部分PROFIBUS-DP,PROCESS FIELD BUS,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 1,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-DP 定义三种设备类型DP-1类主设备(DPM1)中央控制器,它与分散的 I/O 设备(DP-从)交换数据允许若干个DPM1 典型的设备是 PLC,PC,VMEDP-2 类主设备(DPM2)组态 监视或工程工具 它被用来设定网络或参数监视 DP-从设备DP-从设备直接连接 I/O 信号的外围设备,PROCESS FIELD BUS,典型的设备是输入 输出 驱动器 阀面板等等,操作,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 2,PROFIBUS InternationalDP-主(1 类)PLC,PROFIBUS-DP 单主系统单主系统实现最短的总线循环时间它们的组成:-1 个DP-主(1 类)-1 到最多 125 个DP-从-DP-主(2 类)可选的PROFIBUS-DP分散的I/ODP-从,PROCESS FIELD BUS,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 3,DP-从,PROFIBUS International,PROFIBUS-DP 多主系统,PROCESS FIELD BUS,若干个 DP-主可以用读功能访问一个 DP-从DP-主(2 类),PC,PROFIBUS-DP 多主系统的组成:-多个主设备(1 类 or 2 类)-1 到最多124 个 DP-从-在同一个总线上最多126 个设备,DP-主(1 类),CNC,PLC,DP-主(1 类),PROFIBUS-DP,分散的 I/O,PROFIBUS-P,分散的 I/O,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 4,立即响应,DP-主,DP-LL,DP-从,DP-从,=,=,PROFIBUS International,PROFIBUS-DP用户数据交换的原理请求帧,PROCESS FIELD BUS,尾头,输出数据响应帧输入数据帧,头尾,SRD-请求,各种长度的用户数据,SYN SD2 LE LEr SD2 DA SA FC DU FCS ED,SRD-响应,各种长度的用户数据,SD2 LE,LEr SD2 DA SA FC DU FCS ED,SynSD2,同步时间开始分界符 2,DA=SA=,目的地址源地址,DU=数据单元FCS=帧检查顺序,LE,=,长度,FC=,功能码,ED=结束分界符,LEr,=,重复长度,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 5,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-DP单主系统的典型循环时间总线循环时间ms条件:每个DP-从设备有 2 字节的输入和 2 字节的输出数据最小的从间隔时间是 200 微秒TID1=75 个 位时间,Tsdr=11 个 位时间,500 kBit/s1.5 MBit/s12 MBit/s,PROCESS FIELD BUSDP-从设备数,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 6,PROFIBUS InternationalDP-信息循环时间的计算(1),PROCESS FIELD BUS,一个八位二进制数,一字节,按 11位传输,电文头和尾由11 个字节或 9 个字节组成波特率为1.5 M 时 1个位时间 0.6667 s(1 个八位二进制数 11位时间 7.33 s)波特率为12 M时 1个位时间 83 ns(1个八位二进制数 11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.,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 7,PROFIBUS InternationalDP-信息循环时间的计算(2),PROCESS FIELD BUS,Tsyn=33 TBit,请求帧=头+输出数据TSDR,min TSDR=11 TBit,Tid1=75 TBitCopyright by PROFIBUS International 1997,响应帧=头+输出数据PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,max TSDR=60.800 TBitTechnique,Rev.1,Part V-Page 8,=,=,例:,PROFIBUS International,PROCESS FIELD BUS,DP-信息循环时间的计算(3)TMC=(TSYN+TID1+TSDR+Header+I x 11TBit+0 x 11TBit)x Slaves,TMCTID1TSDRHeaderIOSlaves,=,信息循环时间按位时间计在主站的空闲时间=典型的75 个位时间在从站的站延迟时间=典型的11个位时间在请求和响应帧中的电文头=198 个位时间每个从站的输入数据字节数每个从站的输出数据字节数从站个数,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 TBit7220 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,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 9,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-DP从传感器到驱动器的全部响应时间,PROCESS FIELD BUS,45%2%45%2%6%,DrivePLC,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%,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 10,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-DP从传感器到接触器的全部响应时间,PROCESS FIELD BUS,67%1.5%26%1.5%,Con-tactorPLC,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,4%3ms I/O 输入滤波器现场总线份额:3%,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 11,-,-,-,-,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-DP 功能概述,PROCESS FIELD BUS,参数化组态传输从设备诊断数据,DPM1DP-Slaves,DPM2DP-Slaves,DPM1DPM2,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/写任一数据报警处理功能装载/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,(X)(X)-2.082,-,(X)(X),-,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 12,PROFIBUS International,PROFIBUS-DP 基本功能,PROCESS FIELD BUS,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_Control,PLC,Get_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,PC/VME,Data_ExchangeRD_InpRD_OutpSlave_DiagSet_PrmChk_CfgGet_CfgGlobal_ControlSet_Slave_Add,数据交换读输入 RD_Ind读输出 RD_OutpSlave_DiagSet_Prm,Chk_Cfg读组态 Get_CfgGlobal_Control设定从站地址 Set_Slave_Add(opt),从站,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 13,PROFIBUS International,PROCESS FIELD BUS,DP-主站和 DP-从站间的数据传输参数化阶段从站由 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,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 都可以附加诊断数据和控制命令的传输,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 14,PROFIBUS International,DP-从站的状态机构,PROCESS FIELD BUS,Set_Slave_Add,Power_on,说明Power-on.只有在此状态下 从站能从2类,Slave_Diag,WAIT_PRM,Slave_DiagGet_Cfg,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,Chk_Cfg,not okSet_Prm,not ok,WAIT_CFGDATA_EXCH,Slave_DiagSet_PrmGet_Cfg,WAIT_CFG.等待组态完成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,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 15,PROFIBUS International在参数化电文中,DP-从站的参数化DP-主站传送下列信息给 DP-从站:,PROCESS FIELD BUS,从站用 不用看门狗 watch dog 控制定义站延迟时间(TSDR)支持的锁定 同步方式DP-从站对其他主站的锁闭或不锁闭组 group 的定义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,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 16,PROFIBUS International,DP-从站的组态,PROCESS FIELD BUS,在组态阶段 确定从站的输入/输出的数据量用户数据交换时的用户数据长度,还要规定周期性,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,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 17,一组,PROFIBUS International,PROCESS FIELD BUS,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它们是输入同步(锁定模式)输出同步(同步模式)输出清除进入失效安全状态(清除模式),Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 18,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-DP 提供广泛的诊断可能性诊断信息能快速确定故障的位置诊断信息分为三级:与站有关的诊断,PROCESS FIELD BUS,站一般运行状态的信息,如温度过高,电压过低.,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,输入或输出某一信号位的信息,如输出线 3 断了.,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 19,PROFIBUS International在分散控制的现场,安全性功能提供有效的安全性功能是十分必要的,PROCESS FIELD BUS,PROFIBUS-DP 的安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,OK,OK,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 20,PROFIBUS International系统行为在 EN 50170 Vol.2 中定义了DP-主和DP-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-主站(1 类)区别下列状态:,PROCESS FIELD BUS,停止清除运行,STOPCLEAROPERATE,在DP-主和DP-从之间无数据传输DP-主读 DP-从的输入数据并保持输出在失效安全状态DP-主处在数据传输阶段在后继的周期中 DP-从的输入被读 且输出数据被写给DP-从,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 21,PROFIBUS International,PROCESS FIELD BUS,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,用一个识别号别议定,DP-主能识别已联接的DP-从的类型,而无须在前面特,如果设备类型和设备地址都正确此时DP-主将开始用户数据传输识别号用 0 到 FFFF 间的16进数,这就为在总线上运行做好了准备,识别号由 PROFIBUS 用户组织发放PTO,如在德国的PNO,在美国的,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 22,PROFIBUS InternationalDP 使用的服务存取点(SAP)服务存取点被用来选择不同的DP-功能:,PROCESS FIELD BUS,Default-SAP:SAP 54:SAP 55:SAP 56:SAP 57:SAP 58:SAP 59:SAP 60:SAP 61:SAP 62:,用户数据交换主-主功能设定/更改从地址读输入读输出控制命令读组态数据读诊断数据设定参数化数据检查组态数据,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 23,DP-MASTER,DP-SLAVE,n,r,r,PROFIBUS International,扩展的DP 功能读服务的顺序请求电文,PROCESS FIELD BUS,FunctionNumber,SlotNumber,Index,Length,轮询直到数据是有效的,FunctioNumbe,SlotNumbe,Index,Length,Data,响应电文,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 24,Index,PROFIBUS International,用非周期性的读和写服务访问 I/O,PROCESS FIELD BUS,Base Module,Module 18 DO,Module 216 DO,Module 38 DI,Module 41 AI,Slot Number,请求:响应:,11Byte OutputModule 1111Byte InputModule 33,22Byte OutputModule 2244Byte InputModule 44,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 25,如:,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-DP 设备的GSD-文件(1),PROCESS FIELD BUS,在GSD文件中,描述每一个 PROFIBUS-DP 设备的特性,每个设备的GSD 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,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 26,PROFIBUS International,PROCESS FIELD BUS,PROFIBUS-DP 设备的GSD文件(2)GSD文件由设备制造商建立每一个设备类型分别需要一个GSD文件PROFIBUS 用户组织提供GSD编辑程序 它使得建立GSD文件非常容易,GSD编辑程序包括GSD检查程序PROFIBUS 标准,它确保GSD文件符合,在PROFIBUS 网页GSD文件库Copyright by PROFIBUS International 1997,http:/PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,中构成了一个Technique,Rev.1,Part V-Page 27,PROFIBUS InternationalGSD编辑程序使建立GSD文件非常容易保证所建立的GSD文件符合PROFIBUS 标准,PROCESS FIELD BUS,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part V-Page 28,