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现场总线PROFIBUS系统集成与产品开发(1)

供稿:中国工控网 2005/6/23 11:03:00

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统集成
(一)系统结构
1、单主的系统
2、带监控站的系统
3、多主系统及分层的多主系统
4、几种特殊结构
5、-PA网络结构
(二)非标通信设备及不同标准总线设备与PROFIBUS连接
(三)现场安装及系统可靠性

关于产品开发
(一)可行性
(二)可选择的解决方案
(三)DP从站开发详谈

关于系统集成(一)
系统结构
1、单主的系统
2、带监控站的系统
3、多主系统及分层的多主系统
4、几种特殊结构
(1)段、中继、站点
(2)分支及树形结构
(3)光纤网
5、-PA网络结构

关于系统集成(一)系统结构
从系统结构角度对系统集成分类
1、单主站的系统
  根据PROFIBUS技术原理,一个最小系统至少由一个PROFIBUS (一类)主站和若干PROFIBUS从站组成。

  PROFIBUS总线访问协议:主站间的逻辑令牌环、主从站间的主从协议。主动站在一个限定时间内 (Token Hold Time)对总线有控制权,从站只是响应主站的请求,它们对总线没有控制权
主站
一类主站:一类主站完成总线通信控制与管理,完成周期性数据访问。PLC、PC或可做一类主站的控制器。



二类主站:二类主站完成非周期性数据访问,如数据读写、系统配置、故障诊断等。二类主站包括:操作员工作站(如PC机加图形监控软件)、编程器、HMI等。


从站
(1) PLC或其它控制器:PLC可做PROFIBUS上的一个从站。PLC自身有程序存储,PLC执行程序并按程序指令驱动I/O。做为PROFIBUS主站的一个从站,在PLC存储器中有一段特定区域作为与主站通信的共享数据区。主站可通过通信间接控制从站PLC的I/O。


(2) 分散式I/O: 分散式I/O不具有程序存储和程序执行,通信适配器部分接收主站指令,按主站指令驱动I/O,并将I/O输入及故障诊断等信息返回给主站。通常分散型I/O是由主站统一编址,主站编程时使用分散式I/O与使用主站的I/O没有什么区别。


(3) 智能现场现场设备:即带PROFIBUS接口的现场设备,可由主站在线完成系统配置、参数修改、数据交换等功能。至于那些参数可进行通信及参数格式由PROFIBUS行规决定。


(1)PLC做PROFIBUS一类主站
控制器:如S7-300(-2DP、CP342-5);S7-400(-2DP、CP442-5)
配置/控制软件:STEP 7
从站提供:GSD文件


PLC做PROFIBUS一类主站构成应用广泛的单机控制系统:
最简单的单机控制系统:PLC+PROFIBUS I/O


(2)另一种单主站系统:PC+网卡做PROFIBUS一类主站:
网卡:如CP511;CP5613…….
配置/驱动软件:COM PROFIBUS、SIMATIC NET
控制软件:WinAC、WinCC…….
从站提供:GSD文件


关于其他公司PLC或网卡做PROFIBUS一类主站:
1、PLC中插入(第三方的)PROFIBUS通信模块,使用相关配置软件:如PLC-5、SLC500C插入SST公司PROFIBUS通信模块;其它:OMRON、MODICON、三菱PLC都有PROFIBUS主站解决方案。
2、注意技术指标:最大多少从站、每个从站最大I/O、最大波特率……..
3、注意配置软件功能:如有些配置软件不支持复杂的GSD文件结构、少数配置软件不支持用户参数化功能……..
4、使用多家第三方的产品互连的建议:
① 西门子主站+(经测试认证的)第三方从站:比较有把握;
② 其他:建议在下现场之前做连接实验。
2、带监控站的系统
(1) PC+组态软件
(2) HMI
(3)其他通信协议监控站的连接

(1) PC+网卡+组态软件:二类主站


(2) HMI:图形、字符、触摸屏






典型的单机控制系统结构
带HMI的单主系统构成应用广泛的单机控制系统;适用于多种行业:机床、冶金、塑料机械、包装机械、纺织机械、印刷机械、制烟…….
控制技术:顺序、过程、运动


HMI做一类主站:HMI、 PLC、主站一体化


(3) 系统中连接其他通信协议的监控站
常见1:RS-232/485(自定义协议、MODBUS)
常见2: MPI、Ethernet、CAN、DeviceNet、InterBus……


3、多主系统及分层的多主系统
(1)基于PROFIBUS的多主系统

PROFIBUS链路层:支持基于令牌的多主系统;
PROFIBUS应用层:定义信息规范FMS
西门子PLC多主系统产品:两种
① FMS
② S7 FUNCTION

PROFIBUS 协议结构


PROFIBUS 总线访问方式兼有多主通信和主从通


基于PROFIBUS S7 FUNCTION多主系统


PROFIBUS-DP 和 PROFIBUS-FMS 的混合系统


基于PROFIBUS-FMS 分层的多主系统

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