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PROFIBUS的點(diǎn)在于具有穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)EN50170作保證,并經(jīng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證具有普遍性。目前已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通電力等領(lǐng)域。PROFIBUS由3個(gè)兼容部分組成,即PROFIBUS-DP(Decentralized Periphery,分布I/O系統(tǒng))、PROFIBUS-PA(Process Automation,現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范)和PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification,過(guò)程自動(dòng)化)。PROFIBUS-DP是一種高速、低成本通信,專(zhuān)門(mén)用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代24V DC或4~20mA信號(hào)傳輸。PORFIBUS-PA專(zhuān)為過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì),可使傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)連在一根總線上,并有本質(zhì)安全規(guī)范。PROFIBUS-FMS用于車(chē)間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),是一個(gè)令牌結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)。
1.PROFIBUS的協(xié)議結(jié)構(gòu)
PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498標(biāo)準(zhǔn),以O(shè)SI作為參考模型的。PROFIBUS-DP定義了第1、2層和用戶(hù)接口。第3到7層未加描述。用戶(hù)接口規(guī)定了用戶(hù)及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能,并詳細(xì)說(shuō)明了各種不同PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備行為。PROFIBUS-FMS定義了第1、2、7層,應(yīng)用層包括現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范(FMS)和低層接口(LLI)。FMS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶(hù)提供了可廣泛選用的強(qiáng)有力的通信服務(wù);LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴(lài)設(shè)備的第2層訪問(wèn)接口。PROFIBUS-PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUS-DP協(xié)議。另外,PA還描述了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1157-2標(biāo)準(zhǔn),PA的傳輸技術(shù)可確保其本質(zhì)安全性,而且可通過(guò)總線給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。使用連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)。
2.PROFIBUS的傳輸技術(shù)
PROFIBUS提供了三種數(shù)據(jù)傳輸型式:RS-485傳輸、IEC1157-2傳輸和光纖傳輸。
(1) RS-485傳輸技術(shù)種傳輸技術(shù),通常稱(chēng)之為H2。RS-485傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-DP與PROFIBUS-FMS。
RS-485傳輸技術(shù)基本特征是:網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榫€性總線,兩端有有源的總線終端電阻;傳輸速率為9.6kbps~12Mbps;介質(zhì)為屏蔽雙絞電纜,也可取消屏蔽,取決于環(huán)境條件;不帶中繼時(shí)每分段可連接。IEC1157-2是一種位同步協(xié)議,可進(jìn)行無(wú)電流的連續(xù)傳輸,通常稱(chēng)為H1。
(3)光纖傳輸技術(shù)
PROFIBUS系統(tǒng)在電磁干擾很大的環(huán)境下應(yīng)用時(shí),可使用光纖導(dǎo)體,以增加高速傳輸?shù)木嚯x。可使用兩種光纖導(dǎo)體:一種是價(jià)格低廉的塑料纖維導(dǎo)體,供距離小于50m情況下使用;另一種是玻璃纖維導(dǎo)體,供距離小于1km情況下使用。許多廠商提供總線插頭可將RS-485信號(hào)轉(zhuǎn)換成光纖導(dǎo)體信號(hào)或?qū)⒐饫w導(dǎo)體信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS-485信號(hào)。
3. PROFIBUS總線存取控制技術(shù)
PROFIBUS-DP、FMS、PA均采用一樣的總線存取控制技術(shù),它是通過(guò)OSI參考模型第2層(數(shù)據(jù)鏈路層)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,它包括保證數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)及傳輸協(xié)議和報(bào)文處理。在PROFIBUS中,第2層稱(chēng)之為現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層(FDL,F(xiàn)ieldbus Data link)。介質(zhì)存取控制(M A C, Medium Access Control)具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦颍琈AC必須確保在任何一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。PROFIBUS協(xié)議的設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足介質(zhì)存取控制的兩個(gè)基本要求:
1)在復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)(主站)間的通信,必須保證在確切限定的時(shí)間間隔中,任何一個(gè)站點(diǎn)要有足夠的時(shí)間來(lái)完成通信任務(wù)。
2)在復(fù)雜的程序控制器和簡(jiǎn)單的I/O設(shè)備(從站)間通信,應(yīng)盡可能快速又簡(jiǎn)單地完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。
因此PROFIBUS主站之間采用令牌傳送方式,主站與從站之間采用主從方式。令牌傳遞程序保證每個(gè)主站在一個(gè)確切規(guī)定的時(shí)間內(nèi)得到總線存取權(quán)(令牌),令牌在所有主站中循環(huán)一周間是事先規(guī)定的。在PROFIBUS中,令牌傳遞僅在各主站之間進(jìn)行。主站得到總線存取令牌時(shí)可依照主-從通信關(guān)系表與所有從站通信,向從站發(fā)送或讀取信息,也可依照主-主通信關(guān)系表與所有主站通信。所以可能有3種系統(tǒng)配置:純主-從系統(tǒng)、純主-主系統(tǒng)和混合系統(tǒng)在總線系統(tǒng)初建時(shí),主站介質(zhì)存取控制MAC的任務(wù)是制定總線上的站點(diǎn)分配并建立邏輯環(huán)。在總線運(yùn)行期間,斷電或損壞的主站必須從環(huán)中排除,新上電的主站必須加入邏輯環(huán)第2層的另一重要工作任務(wù)是保證數(shù)據(jù)的高度完整性。PROFIBUS在第2層按照非連接的模式操作,除提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)邏輯數(shù)據(jù)傳輸外,還提供多點(diǎn)通信,包括廣播和選擇廣播功能。
6XV1830-0EH10 SIMATIC NET, PROFIBUS 快速標(biāo)準(zhǔn)電購(gòu)數(shù)量: 20m, 按米銷(xiāo)售 |
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6XV1830-0EN20 SIMATIC NET, PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)總線電纜, 2 芯, 屏蔽, 為快速安裝而特殊設(shè)計(jì), 20 m |
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6XV1830-0EN50 SIMATIC NET, PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)總線電纜, 2 芯, 屏蔽, 為快速安裝而特殊設(shè)計(jì), 50 m |
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6XV1830-0ET10 SIMATIC NET, PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)總線電纜, 2 芯, 屏蔽, 為快速安裝而特殊設(shè)計(jì), 100m |
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6XV1830-0ET20 SIMATIC NET, PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)總線電纜, 2 芯, 屏蔽, 為快速安裝而特殊設(shè)計(jì), 200 m |
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6XV1830-0ET50 SIMATIC NET, PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)總線電纜, 2 芯, 屏蔽, 為快速安裝而特殊設(shè)計(jì), 500 m |
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6XV1830-0EU10 SIMATIC NET, PROFIBUS FC 標(biāo)準(zhǔn)電纜, 2 芯, 屏蔽, 為快速安裝而特殊設(shè)長(zhǎng)度: 1000m |
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6XV1830-0GH10 SIMATIC NET, PROFIBUS FC 食品總線電纜,帶 PE 護(hù)套, 用于食品業(yè)和飲料業(yè),2 芯,屏蔽,按米銷(xiāo)售: 20 m |
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6XV1830-0JH10 SI20 m |
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6XV1830-0LH10 SIMATI訂購(gòu)量: 20 m |
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6XV1830-0MH10 SIMATIC NET, PROFIBUS 船用電纜 SIENOPYR, 輪船和海上設(shè)備用銅纜, 按米銷(xiāo)售大 |
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6XV1830-0PH10 SIMATIC NET, PROFIBUS 絞纜, 用于高柔性應(yīng)用(可扭曲)訂購(gòu)量: 20m, 按米銷(xiāo)售 |
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6XV1830-1EN50 SIMATIC NET, PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)總線電纜, 2 芯, 屏蔽, 為快速安裝而特殊設(shè)計(jì), 在線軸盒中 50m |
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6XV1830-1ET10 SIMATIC NET, PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)總線電纜, 2 芯, 屏蔽, 為快速安裝而特殊設(shè)計(jì), 在線軸盒中 100m |
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6XV1830-3EH10m, 訂購(gòu)量: 20 m |
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6XV1830-3FH10 SIMATIC NET, PROFIBUS FC 接地電纜, 2 芯, 屏蔽,按米銷(xiāo)售購(gòu)量: 20 m |
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6XV1830-3GH10 SIMATIC NET, PROFIB購(gòu)量: 20 m |
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6XV1831-2A SIMATIC NET, PB FC STANDARD CABLE IS GP, BUS CABLE 2-WIRE, SHIELDED, SPECIAL- MOUNT F. FAST MOUNTING, MAXIMAL LENGTH: 1000 M, MINIMAL LENGTH: 20 M SOLD BY THE METER |
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6XV1831-2K SIMATIC NET, PB FC 柔性電纜 GP, 2 芯, 屏蔽, 為快速安裝而特殊設(shè)計(jì), |
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6XV1831-2L SIMATIC NET, PB FC 拖購(gòu)量: 20 m |
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4.PROFIBUS-DP基本功能
PROFIBUS-DP用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)的高速數(shù)據(jù)傳送,主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息??偩€循環(huán)時(shí)間必須要比主站(PLC)程序循環(huán)時(shí)間短。除周期性用戶(hù)數(shù)據(jù)傳輸外,PROFIBUS-DP還提供智能化設(shè)備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報(bào)警處理。
(1)PROFIBUS-DP基本特征
采用RS-485雙絞線、雙線電纜或光纜傳輸,傳輸速率從9.6kbps到12Mbps。各主站間令牌傳遞,主站與從站間為主-從傳送。支持單主或多主系統(tǒng),總線上(主-從設(shè)備)數(shù)為126。采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(用戶(hù)數(shù)據(jù)傳送)或廣播(控制指令)通信。循環(huán)主-從用戶(hù)數(shù)據(jù)傳送和非循環(huán)主-主數(shù)據(jù)傳送??刂浦噶钤试S輸入和輸出同步。同步模式為輸出同步;鎖定模式為輸入同步。DP主站和DP從站間的循環(huán)用戶(hù)有數(shù)據(jù)傳送。各DP從站的動(dòng)態(tài)激活和可激活。DP從站組態(tài)的檢查。強(qiáng)大的診斷功能,三級(jí)診斷信息。輸人或輸出的同步。通過(guò)總線給DP從站賦予地址。通過(guò)總線對(duì)DP主站(DPM1)進(jìn)行配置,每DP從站的輸入和輸出數(shù)據(jù)為246字節(jié)。 所有信息的傳輸按海明距離HD=4進(jìn)行。DP從站帶看門(mén)狗定時(shí)器(Watchdog Timer)。對(duì)DP從站的輸入/輸出進(jìn)行DP主站(DPM1)、第二類(lèi)DP主站(DPM2)和DP從站。DPM1是是*控制器,它在預(yù)定的周期內(nèi)與分散的站(如DP從站)交換信息。典型的DPM1如PLC、PC等;DPM2是編程器、組態(tài)設(shè)備或操作面板,在DP系統(tǒng)組態(tài)操作時(shí)使用,完成系統(tǒng)操作和監(jiān)視目的;DP從站是進(jìn)行輸入和輸出信息采集和發(fā)送的外圍設(shè)備,是帶二進(jìn)制值或模擬量輸入輸出的I/O設(shè)備、驅(qū)動(dòng)器、閥門(mén)等。經(jīng)過(guò)擴(kuò)展的PROFIBUS-DP診斷能對(duì)故障進(jìn)行快速定位。診斷信息在總線上傳輸并由主站采集。診斷信息分3級(jí):本站診斷操作,即本站設(shè)備的一般操作狀態(tài),如溫度過(guò)高、壓力過(guò)低;模塊診斷操作,即一個(gè)站點(diǎn)的某具體I/O模塊故障;通道診斷操作,即一個(gè)單獨(dú)輸人/輸出位的故障。
(2)PROFIBUS-DP允許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)
在同一總線連接126個(gè)站點(diǎn)。系統(tǒng)配置的描述包括:站數(shù)、站地址、輸入/輸出地址、輸入/輸出數(shù)據(jù)格式、診斷信息格式及所使用的總線參數(shù)。
PROFIBUS-DP單主站系統(tǒng)中,在總線系統(tǒng)運(yùn)行階段,只有一個(gè)活動(dòng)主站。如圖1所示為PROFIBUS-DP單主站系統(tǒng),PLC作為主站。PROFIBUS-DP單主站系PROFIBUS-DP多主站系統(tǒng)中總線上連有多個(gè)主站。總線上的主站與各自從站構(gòu)成相互獨(dú)立的子系統(tǒng)。如圖2所示,任何一個(gè)主站均可讀取DP從站的輸入/輸出映像,但只有一個(gè)DP主站允許對(duì)DP從站寫(xiě)入數(shù)據(jù)。
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