PROFIBUS现场总线及抗干扰性简析

另 外 ，Ａ还 描 述 了 现 场 设 备 行 为 的 Ｐ 行 规 。根 据 ＩＣ１５ Ｐ Ａ Ｅ １ ８—２标 准 ，
三 、 Ｒ ＦＢ Ｓ现 场 总 线 的 抗 干 扰 性 Ｐ Ｏ ＩＵ
Ｐ Ｏ ＩＵ 现场总线系统具有一些比较 明显的优点 ， 用 日 Ｒ Ｆ Ｓ Ｂ 应 益广泛 ， 但在生产实践中必须注意其抗 干扰 问题 ， 否则有可能 出现通讯故 障， 影
一
、
引言
现场总线是安装在生产过程 区域的现场设 备 、 表与 控制室 内的 自 仪 动控制装置 和系统之 间的一种串行 、 数字式 、 多点通信 的数据 总线 ， 自 将
动 控 制 系 统 与 现场 设 备 进 行 数 字 通 信 ， 个 网 络 就 称 为 现 场 总 线 系 统 。 这
…
…
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Ｐ Ｏ ＩＵ 现 场总线及抗干扰性简析 Ｒ ＦＢ Ｓ
王 千 邯 郸 钢 铁 集 团连 铸 连 轧 厂 ０ ６ １ ５ ０５
【 摘
要】 Ｒ ＦＢ Ｓ 场总线技术 已经广泛应用于生产的 自动化控 制中， 文简要介绍 了它的一些主要技 术特点 ， Ｐ Ｏ ＩＵ 现 本 并对其在生产 实际中的抗 干扰
２动力电缆与信号线 混装 。根据《 ． 电气安装规范》 在设计和旅工时 ，
动力 电缆和信号线应分别铺设 在不 同的桥架 内， 但在 实际中 ， 有很 多场 合将两种线缆混装在了一起 ， 这种方式必然会影响信 号的传输。
有力 的通信服务 。Ｌ 协调不同的通信 关系并 提供不依赖设备的第二层 ｕ
Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ Ｆ Ｂ Ｓ—Ｄ Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ Ｐ、 Ｒ Ｆ Ｂ Ｓ—Ｐ 和 Ｐ ＯＦＢ Ｓ—Ｆ 。Ｐ ＯＦＢ Ｓ—Ｄ Ａ Ｒ ＩＵ ＭＳ Ｒ Ｉ Ｕ Ｐ
２ 二级 Ｄ ． Ｐ主站 （wenku.baidu.comＰ ） 二级 Ｄ Ｄ Ｍ２ ： Ｐ主站是编程器 、 态设备或操 作 组 面板 ， Ｄ 在 Ｐ系统组态操作时使用 ， 完成系统操作和监视 目的。 ３Ｄ ． Ｐ从站 ：Ｐ从站是进行输入和输 出信息采集 和发送 的外 围设备 Ｄ （／ ＩＯ设备 、 驱动器 、 、 ＨＭＩ阀门等） 。 采用 Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ现场总线技术具有 以下一些优点 ：
访 问接 口 。
Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ提供 了三种数据传 输类型 ： 于 Ｄ 用 Ｐ和 Ｆ ＭＳ的 Ｒ ４ ５ ｓ一 ８ 传输 ； 于 Ｐ 用 Ａ的 Ｉ Ｃ １８—２传输 ； Ｅ １５ 光纤 。下面 简要介 绍一 下其 中的
Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ—ＤＰ通 信 技 术 。
３ 周围环境的影响。强 的电磁场会影响信号的传送 ， 劣的环境会 ． 恶 对通讯系统元器件产生 损害， 甚至缩短其使用寿命 ， 响系统的可靠性。 影
Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ—Ｄ Ｐ用于现场层 的高速数 据传送 。主站周期 地读取从 站的输入信息并周期地向从站发送 输出信息 。总线循环 时间必须要 比 主站 （ Ｌ 程序循环 时间短 。除周 期性用 户数据 传输外 ， Ｒ ＦＢ Ｓ— Ｐ Ｃ） Ｐ Ｏ ＩＵ
Ｄ Ｐ还提供智能 化现场设备所需 的非周期性通信 以进行 组态 、 诊断 和报
问题 进 行 了 简单 的 分 析 。
【 关键词】 Ｒ ＦＢ Ｓ 现 场总线 抗干扰 Ｐ Ｏ ＩＵ
中图 分 类 号 ：Ｐ １ 文 献 标 识 码 ： Ｔ２ Ａ 文 章 编 号 ：０９— ０ ７ ２ １ ０ １０ ４ ６ （０ ０）４—０５ Ｏ ０ ３一 ｌ 表一 传 输 速 率 与 电 缆 长 度 对应 关 系
多 的 现 场 总线 技 术 中 ，Ｒ ＩＵ Ｐ ＯＦＢ Ｓ现 场 总 线 技 术 是 其 中 具 有 代 表 性 的 一 种。Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ是 由 ＳＥ Ｎ Ｉ ＭＥ Ｓ公 司 推 出 的 一 种 开 放 式 现 场 总 线 标 准 ， １８ 成 为 德 国 标 准 ＤＩ ９４ １９ 年 成 为 欧 洲 标 准 Ｅ ５ １０，９ ９ ９ ９年 Ｎ１２ ５，９６ Ｎ ０ ７ １９ 年 被 接受 为 国 际标 准 ＩＣ １５ Ｅ ６ ｌ８的一 部 分 。
Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ—Ｄ Ｐ允许构成单 主站或 多主站系统 。系统配置 的描述 包括 ： 站数 、 站地址 、 输入 、 输出地址 、 输入 、 出数据格式、 输 诊断信息格式 以及所使用 的总线参数。 每个 Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ—ＤＰ系 统 可 包括 以下 三 种 不 同 类 型 的设 备 ： １一级 Ｄ ． Ｐ主站（ Ｐ ） 一 级 Ｄ Ｄ Ｍ１ ： Ｐ主站是 中央控 制器 ， 它在 预定的
专输 速 率 （ ｉ ｓ ９ ６ １ ． ９ ．５ ８ ． ５ ｏ １０ １Ｏ ｏ Ｋ ｂｆ ） ． ９２ ３ ７ １７ ５ ｏ ５ ０ ２ ｏ 电 缆长 度 （ １ｏ ｌｏ ｌ０ １０ ４ ０ Ｍ） ２ｏ ２０ ２ｏ ００ ０ ２０ ｏ １ｏ ０
现场总线是 ８ Ｏ年代末 、Ｏ年代初发 展形成 的 ， ９ 用数 字信 号取代模 拟信 号， 以提高系统 的可靠 性 、 确度 和抗 干扰 能力 ， 精 并延 长信息 传输 的距 离。这项 以智能传感器 、 控制 、 计算机 、 数字通讯等技术为 主要 内容的综 合 技 术 ， 经受 到世 界 范 围 的关 注 ， 为 自动 化 技 术 发 展 的热 点 。 在 众 已 成
响生 产 的正 常 进 行 。 要保 证 Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ现场 总 线 的可 靠 运行 ， 先 要 求 首 Ｐ Ｏ １ＵＳ现 场 总线 相 关 设 备 的 质 量 和 抗 干 扰 能 力 ， 次 ， 求 工 程 设 Ｒ ＦＢ 其 要
Ｐ Ａ的传输技术 可确保其本征安全性 ， 而且可通过总线给现场设备供 电。 使用连接器可在 Ｄ Ｐ上扩展 Ｐ Ａ网络。 ３ Ｐ Ｏ ＩＵ ． Ｒ ＦＢ Ｓ—Ｆ ： 义了第一 、 、 ＭＳ定 二 七层 ， 应用层包括 现场总线 信 息规范 （ ｉｄ ｕ ｓ ｇ ｐｃ ｃｔｎ—Ｆ ） Ｆｅ ｂ ｓＭｅｓ ｅＳ ｅｉ ａｉ ｌ ａ ｉ ｆ ｏ ＭＳ 和低 层接 口（ ｏ ｅ ａｅ Ｌｗ ｒＬｙｒ
警处理 。Ｐ ＦＢ Ｓ—Ｄ ＲＯ ＩＵ Ｐ传输技术 主要用 Ｒ ４ ５传输技术。 Ｓ一 ８ １ 介质 ： ． 双绞线 、 双线或 光缆 。 ２ 站 点 数 ： 分段 ３ 站 （ 带 中 继 ） 可多 到 １６个 站 （ 中继 ） ． 每 ２个 不 ， ２ 带 。 ３ 插头连接 ： ． 最好使用 ９针 Ｄ型插头 。 ４ 传输速 率 ：． Ｋ ｂＬｓ ． ９ ６ ｉ —— ｌ Ｍ ｂｔｓ ／ ２ ｉ 。传输 速率与 电缆长度之 间 ／
４ 系统接地 不规范 。Ｐ Ｏ ＩＵ ． Ｒ ＦＢ Ｓ现场 总线系统工 作电压较低 ， 本身 耐压也非常低 ， 一旦有过压 引入 ， 就极易损坏通讯系统 的一些 部件 ， 所以 必须设计 电气设备专用接地网 ， 而且埋设 的材料要合 格 ， 埋设深度 必须 足够 ， 使接地达到要求（ 于４ ｔ 小 ｆ 或更小 ） 。要注意区分低 压电气设备的
１ 国际 化 、 放 式 的标 准 ， 以使 不 同 制 造 商 的产 品互 联 。 ． 开 可 ２ 实 现 了分 布 式控 制 。 ． ３ 具 有 高 实 时性 的特 点 。 ．
４ 扩展灵活。 ．
是一种 高速低 成本 通信 ， 于设备 级 控制 系统 与分 散式 ＩＯ的通 信。 用 ／ Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ—Ｐ Ａ是专为过程 自动化设 计 ， 可使传感 器和执行机构联 在一
信 息 周 期 内与 分 散 的 站 （ Ｄ 如 Ｐ从 站 ） 换 信 息 。典 型 的 Ｄ Ｍ１如 Ｐ Ｃ 交 Ｐ Ｌ
或 Ｐ 。 Ｃ
二 、 Ｒ ＦＢ Ｓ现 场 总线 的技 术 特 性 Ｐ Ｏ ＩＵ
Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ是一种国际化 、 开放式 、 不依 赖 于设备生 产商 的现 场总 线标 准， 遵循 ＩＯ Ｏ Ｉ 型。ＩＯ Ｏ Ｉ 型把通信过程分为七层 ， Ｓ／ Ｓ模 Ｓ／ Ｓ模 分别为 物理层 、 据链 路层 、 数 网络层 、 传输层 、 会话层 、 表示层和应用层 ， 每层都 规定了完成 的功能及相应的协议 。Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ由三个兼 容部分组 成 ， 即
Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ是一种非常有前途的现场总线技 术 ， 在将其应用 于 自动 化 系统 的同时 ， 必须做好其抗 干扰措施 ， 保证控制系统的正常运行 。
２ １ ０ 中国电子商务● ０ ０・ ４
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根 总线 上 ， 有 本 征 安 全 规 范 。 Ｐ Ｏ ＩＵ 并 Ｒ ＦＢ Ｓ—Ｆ ＭＳ用 于 车 间级 监 控 网 络 ， 是 一 个令 牌 结 构 、 时 多 主 网 络 。 实
５ 可 靠 性 高 ， 于维 护 。 ． 便
１Ｐ Ｏ ＩＵ ． Ｒ ＦＢ Ｓ—ＤＰ 定义了第 一 、 ： 二层 和用户接 口。第三到七层未加 描述 。用户接 口规定了用户及系统 以及不 同设备可调用 的应用 功能 ， 并 详细说 明了各种不同 Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ—Ｄ Ｐ设备 的设备行为 。 ２ Ｒ ＩＵ ． ＯＦＢ Ｓ—Ｐ Ｐ Ａ：Ａ的数据传输采用扩展的 Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ—Ｄ Ｐ协议 。
的关 系 见 表 一 。
几种接地方 式 ， 如屏蔽地 、 流地 、 交 直流地 、 信号地等 。它们 之间接地的
要求不一样 ， 要特别注意。 需
５ 距离与速率设置的不匹配 。实际应用中 ， 置通讯 速率时在参考 ． 设
表一 的情况下 ， 还要结合现场实际的生产环境 、 设备的稳定性等 因素 。 四 、 语 结
Ｉｔｆｃ－ Ｌ Ｉ 。Ｆ ｎｅ ａｅ Ｌ ） ＭＳ包 括 了 应 用 协 议 并 向 用 户 提供 了 可 广 泛 选 用 的 强 ｒ
计、 安装施工和使用维护中引起高度重视 ， 多方配合才能 完善解 决问题， 有 效 地 增 强 现 场 总 线 的 可 靠 性 。 影 响 Ｐ ＯＦＢ Ｓ可 靠 运 行 的 主 要 有 以 Ｒ ＩＵ 下几个方面 的原因 ： １设备的安装施工。设备安装时需认真 ， ． 接线要 牢固可靠。