PROFIBUS现场总线工程师培训(技术讲解)
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现场总线技术第三章 PROFIBUS 总线(第3版)
上的正电位，而在RXD/TXD-N线上则正相反。 各报文的空闲（idle）状态对应于二进制“1”信号 A线对应于RXD/TXD-N信号，而B线对应于RXD/TXD-P信
号。
（2）总线连接
国际性的PROFIBUS标准EN50170推荐使用9针D型连接器 用于总线站与总线的相互连接（9针头）。
(4)设备类型
1)第一类DP主站 (DPMl):可编程控制器，如PLC、PC 等;
2)第二类DP主站 (DPM2):可编程、可组态、可诊断的 设备;
3)DP从站:带二进制或模拟输入、输出的驱动器、阀门 等。
(5)诊断功能（分为3类）
本站诊断操作:本站设备的一般操作状态，如温度过 高，电压过低。
1989年成为德国工业标准DIN19245； 1996年成为欧洲标准EN50170V.2(PROFIBUS-FMS-DP); 1998年PROFIBUS-PA被纳入EN50170V.2； 1999年PROFIBUS成为国际标准IEC61158的组成部分
(TYPEIII)； 2001年成为中国的机械行业标准JB/T10308-3-2001。
7)介质、距离、站点数取决于信号特性。 8)传输速率取决于网络拓扑和总线长度，从9.6kbit/s
到l2Mbit/s不等。 9)可选第二种介质 (冗余)。 10)在传输时，使用半双工，异步，滑差 (Slipe)保护同
步。 11)报文数据的完整性，用海明距离 (HD)=4 12)地址定义范围为:0~127(对广播相群播而言，127
载而引起导线反射，因此必须使用附加有轴向电感的总 线连接插头。
（4）传输技术
网络拓扑：线性总线，两端有有源的总线终端电阻； 传输速率： 9.6kbit/s—12Mbit/s； 介质：屏蔽双绞电缆，也可取消屏蔽，取决于环境条件
号。
（2）总线连接
国际性的PROFIBUS标准EN50170推荐使用9针D型连接器 用于总线站与总线的相互连接（9针头）。
(4)设备类型
1)第一类DP主站 (DPMl):可编程控制器，如PLC、PC 等;
2)第二类DP主站 (DPM2):可编程、可组态、可诊断的 设备;
3)DP从站:带二进制或模拟输入、输出的驱动器、阀门 等。
(5)诊断功能（分为3类）
本站诊断操作:本站设备的一般操作状态，如温度过 高，电压过低。
1989年成为德国工业标准DIN19245； 1996年成为欧洲标准EN50170V.2(PROFIBUS-FMS-DP); 1998年PROFIBUS-PA被纳入EN50170V.2； 1999年PROFIBUS成为国际标准IEC61158的组成部分
(TYPEIII)； 2001年成为中国的机械行业标准JB/T10308-3-2001。
7)介质、距离、站点数取决于信号特性。 8)传输速率取决于网络拓扑和总线长度，从9.6kbit/s
到l2Mbit/s不等。 9)可选第二种介质 (冗余)。 10)在传输时，使用半双工，异步，滑差 (Slipe)保护同
步。 11)报文数据的完整性，用海明距离 (HD)=4 12)地址定义范围为:0~127(对广播相群播而言，127
载而引起导线反射，因此必须使用附加有轴向电感的总 线连接插头。
（4）传输技术
网络拓扑：线性总线，两端有有源的总线终端电阻； 传输速率： 9.6kbit/s—12Mbit/s； 介质：屏蔽双绞电缆，也可取消屏蔽，取决于环境条件
Profibus 技术介绍 ppt课件
面向应用
本征安全总线
设备配置 分路配置
图 1：各种 PROFIBUS 类型
Profibus 技术介绍
主设备之间的逻辑令牌环
主动站点， 主设备
被轮询的被动站点（从设备）
图1：PROFIBUS 的等级结构
Profibus 技术介绍
接收令牌
TRR=实际循环时间 TTR＝目标循环时间
是否有高优 先级的消息
帧类型 b7=0
0
肯定的确认消息
1
否定的确认消息
FDL/FMA 1/2 用户错误
2
否定的确认消息
无用于数据发送的资源（或无响应 FDL 数据）
3
否定的确认消息
未激活服务
4 to 7 8
预留 响应 FDL/FMA 1/2 数据低（及发送数据 OK） 否定的确认消息
无响应 FDL/FMA1、2数据（及数据送据OK）
Profibus 技术介绍
各章节中规定的格式
4.6.2/3A -“ – -“ – -“ –
4.6.1A 4.6.1 / 2 / 3A
-“ – 4.6.1A 4.6.1 / 3A
4.6.1B*) 4.6.1B
-“ – -“ –
4.6.2B,4.6.3B
4.6.1B*
4.6.2B,4.6.3B
4.6.2B,4.6.3B
Profibus 技术介绍
层2
层1
物理介质
层0
图7
PHY 和FDL 之间的接口（相对层模型）
Profibus 技术介绍
表1
引脚名称 RS-485 参考编号
连接器名称
信号名称 含意
屏蔽
2） 屏蔽、保护地 -24V输出电压 数据接收/发送 + 数据接收/发送 + 数据地 电压+ +24V输出电压 数据接收及发送端口 – 控制 -
本征安全总线
设备配置 分路配置
图 1：各种 PROFIBUS 类型
Profibus 技术介绍
主设备之间的逻辑令牌环
主动站点， 主设备
被轮询的被动站点（从设备）
图1：PROFIBUS 的等级结构
Profibus 技术介绍
接收令牌
TRR=实际循环时间 TTR＝目标循环时间
是否有高优 先级的消息
帧类型 b7=0
0
肯定的确认消息
1
否定的确认消息
FDL/FMA 1/2 用户错误
2
否定的确认消息
无用于数据发送的资源（或无响应 FDL 数据）
3
否定的确认消息
未激活服务
4 to 7 8
预留 响应 FDL/FMA 1/2 数据低（及发送数据 OK） 否定的确认消息
无响应 FDL/FMA1、2数据（及数据送据OK）
Profibus 技术介绍
各章节中规定的格式
4.6.2/3A -“ – -“ – -“ –
4.6.1A 4.6.1 / 2 / 3A
-“ – 4.6.1A 4.6.1 / 3A
4.6.1B*) 4.6.1B
-“ – -“ –
4.6.2B,4.6.3B
4.6.1B*
4.6.2B,4.6.3B
4.6.2B,4.6.3B
Profibus 技术介绍
层2
层1
物理介质
层0
图7
PHY 和FDL 之间的接口（相对层模型）
Profibus 技术介绍
表1
引脚名称 RS-485 参考编号
连接器名称
信号名称 含意
屏蔽
2） 屏蔽、保护地 -24V输出电压 数据接收/发送 + 数据接收/发送 + 数据地 电压+ +24V输出电压 数据接收及发送端口 – 控制 -
第6讲PROFIBUS现场总线PPT
应用层 (7) (3)-(6)
数据链路层 (2) 物理层 (1)
Layer
FMS
设备 行规
现场总线信息规范
DP- 行规
PA- 行规
DP- 扩充功能 DP 基本功能
未用 现场总线数据链路 RS-485 / 光纤 EN 50 170
IEC 接口
IEC 61158-2
PROFIBUS 导则 + 行规
Beijing Institute of Technology
Profibus 现场总线
污水处理 聚合物存储
食品生产
18
典型应用
PROFIBUS 在汽车生产中
例如，在 Bochum 的 GM (Opel) 工厂
Profibus 现场总线
对每个车身，PROFIBUS-DP 控制机器人处理 2,000 多个 焊接操作
PROFIBUS-DP 用在 组装线上，每天生产出
Beijing Institute of Technology
14 Buffer Tanks
Zone 0 +
Zone 1
21
典型应用
PROFIBUS-PA
在
Bitburger 啤酒厂的应用
Profibus 现场总线
Visualization SISTAR
Fiber Optic Industrial Ethernet
现场总线技术
第六讲 PROFIBUS现场总线
Beijing Institute of Technology
1
Profibus 现场总线
PROFIBUS
第一部分 概 论
Beijing Institute of Technology
数据链路层 (2) 物理层 (1)
Layer
FMS
设备 行规
现场总线信息规范
DP- 行规
PA- 行规
DP- 扩充功能 DP 基本功能
未用 现场总线数据链路 RS-485 / 光纤 EN 50 170
IEC 接口
IEC 61158-2
PROFIBUS 导则 + 行规
Beijing Institute of Technology
Profibus 现场总线
污水处理 聚合物存储
食品生产
18
典型应用
PROFIBUS 在汽车生产中
例如，在 Bochum 的 GM (Opel) 工厂
Profibus 现场总线
对每个车身，PROFIBUS-DP 控制机器人处理 2,000 多个 焊接操作
PROFIBUS-DP 用在 组装线上，每天生产出
Beijing Institute of Technology
14 Buffer Tanks
Zone 0 +
Zone 1
21
典型应用
PROFIBUS-PA
在
Bitburger 啤酒厂的应用
Profibus 现场总线
Visualization SISTAR
Fiber Optic Industrial Ethernet
现场总线技术
第六讲 PROFIBUS现场总线
Beijing Institute of Technology
1
Profibus 现场总线
PROFIBUS
第一部分 概 论
Beijing Institute of Technology
PROFIBUS技术培训
• GSD文件可分为三个部分： (1) 总规范：包括了生产厂商和设备名称、硬
件和软件版本、波特率、监视时间间隔、总线 插头指定信号。
(2) 与DP有关的规范：包括适用于主站的各项 参数，如允许从站个数、上装/下装能力。
(3) 与DP从站有关的规范：包括了与从站有关 的一切规范，如输入/输出通道数、类型、诊断 数据等。
到127个站（带中继）。 ·插头连接：最好使用9针D型插头。
RS-485传输设备安装要点
(1) 全部设备均与总线连接。 (2) 每个分段上最多可接32个站（主站或从 站）。 (3) 每段的头和尾各有一个总线终端电阻， 确保操作运行不发生误差。两个总线终端电阻 必须永远有电源。 (4) 当分段站超过32个时，必须使用中继器 用以连接各总线段。串联的中继器一般不超过3 个。如图所示：
• PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification)。
• (3) PROFIBUS-DP：是一种高速低成本通信，用于设备级控制 系统与分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代办24VDC 或4-20mA信号传输。 (4) PROFIBUS-PA：专为过程自动化设计，可使传感器和执 行机构联在一根总线上，并有本征安全规范。 (5) PROFIBUS-FMS：用于车间级监控网络，是一个令牌结构、 实时多主网络。 PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备 层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车 间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工 厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。
• (2) 二级DP主站（DPM2）：二级DP主站是编 程器、组态设备或操作面板，在DP系统组态操 作时使用，完成系统操作和监视目的。 (3) DP从站：DP从站是进行输入和输出信息采 集和发送的外围设备（I/O设备、驱动器、HMI、 阀门等）。
PROFIBUS现场总线技术(技术讲解)
3.1 PROFIBUS的协议类型
• PROFIBUS通信模型参照了ISO/OSI参考模型 的第1层（物理层）和第2层（数据链路层）， 其中FMS还采用了第7层（应用层）,另外增 加了用户层。
• PROFIBUS－DP和PROFIBUS－FMS的第1层和第 2层相同， PROFIBUS-FMS有第7层， PROFIBUS－DP无第7层。PROFIBUS－PA有第1 层和第2层，但与DP/FMS有区别，无第7层。
பைடு நூலகம்
PROFIBUS概述
• PROFIBUS (Process Fieldbus的缩写)是 一种国际化的、开放的、不依赖于设备 生产商的现场总线标准。它广泛应用于 制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、 交通、电力等其他自动化领域。
• PROFIBUS由以下三个兼容部分组成:
• 1.PROFIBUS-DP：用于传感器和执行器级的 高速数据传输，它以DIN19245第一部分为基础， 根据其所需要达到的目标对通信功能加以扩充， DP传输速率可达：12 Mbit/s。
称H2) • 总线段的两端各有一个终端器 • 传输速率从9.6kbit/s到12Mbit/s可选
VP(6) 390Ω 220Ω 390Ω
DGND(5)
RS-485总线段的结构
RS485段
B RS485总线段的结构
A
VP(6) 390Ω 220Ω
....
最多32个站
390Ω DGND(5)
• （1）传输程序 • 半双工、异步、无间隙同步 • NRZ（不归零）编码 • “1”——RXD/TXD-P（Receive/Transmit-
PROFIBUS通信模型
3.2 PROFIBUS的通信模型
PROFIBUS技术培训总线协议教学教材
PROFIBUS International
主站 请求电文
定时图
TSYN = 33 Tbit
TRDY
请求
响应
响应电文
®
PROCESSFIELDBUS
从站
min TSDR
max TSDR
Copyright by PROFIBUS International 1997
Legend: TRDY = 准备时间 TSDR = 站响应时间 TSYN = 同步时间
对 FMS: 它们被用于区分站之间的逻辑连接 对 DP/PA: 它们被用于选择不同的功能
Copyright by PROFIBUS International 1997
PROFIBUS - THE International Open Fieldbus Standard
Technique, Rev. 1, Part IV - Page 10
®
PROCESSFIELDBUS
PLC
PLC / PC e.g., I / O
Technique, Rev. 1, Part IV - Page 3
PROFIBUS International
®
PROCESSFIELDBUS
PROFIBUS 总线访问协议 (FDL)的特点
主站或从站可以在任何时间点接入或断开。FDL 将自动地重新组织令牌环。
DA = 目的地址 （Destination Address） DU = 数据单元 （Data Unit） DSAP = 目的服务存取点
（Destination Service Access Point） ED = 结束分界符 （End Delimiter） FC = 功能码 （Function Code） FCS = 帧检查顺序 （Frame Check Sequence） LE = 长度 （Length） LEr = 重复长度 （Repeated Length） SA = 源地址 （Source Address） SD2 = 开始分界符2 （Start Delimiter 2） SD4 = 开始分界符4 （Start Delimiter 4） SSAP = 源服务存取点 （Source Service Access Point）
PROFIBUS-DP 协议简介(dp讲座培训)
PROFIBUS简介
Á
Á Á Á
PROFIBUS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。广泛适用于制造业自动 化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等其他 领域自动化。 1996年成为欧洲工业标准（EN50170V.2） 1999年成为国际标准（IEC61158-3 TYPEIII） 2001年被批准成为中华人民共和国工业自动化领 域行业标准中唯一的现场总线标准 （JB/T10308.3-2001）
PROFIBUS-DP系统构成
Á
多主站系统：总线上连有多个主站。这些 主站与各自从站构成相互独立的子系统。 每个子系统包括一个DPM1、指定的若干从 站及可能的DPM2设备。任何一个主站均可 读取DP从站的输入/输出映象，但只有一个 主站(在系统配置时指定的DPM1)允许对DP 从站写入数据。多主站系统的总线循环时 间要比单主站系统长一些。
PROFIBUS-DP的基本功能
Á
诊断功能：经过扩展的PROFIBUS-DP诊断功能能 对故障进行快速定位。诊断信息在总线上传输并 由主站采集。诊断信息分三级：1） 本站诊断操 作：本站设备的一般操作状态，如温度过高、压 力过低 ；2） 模块诊断操作：一个站点的某具体 I/O模块故障。 3）通道诊断操作：一个单独输入 /输出位的故障。
PROFIBUS-DP的基本功能
Á Á
Á
运行模式：运行、清除、停止。 同步：控制指令允许输入和输出同步。输出同步： 同步模式；输入同步：冻结模式（锁定模式）。 功能：DP主站和DP从站间的循环用户数据传送； 各DP从站的动态激活和可激活；DP从站组态的检 查；强大的诊断功能，三级诊断信息；输入或输 出的同步；通过总线给DP从站赋予地址；每个DP 从站的输入和输出数据最大为246字节。
PROFIBUS新培训由低到高
• 注意：光纤传输技术，需要用专门的设备进行接收与发送，针对 光纤传输技术，鼎实公司专门研发了单模光纤模块PB-OLM-S和多 模光纤模块PB-OLM-M，用于信号的接收BUS的数据交换发生在主站和从站之间，而所有的 这种数据交换都必须按一定的协议来完成。数据链路层 中包含了对数据传输报文的一般结构描述、安全机制设 置以及可能提供的服务。
• 注意：由于受电缆本身电阻，以及质量的问题，一般的电缆无法 达到上述长度要求。
总线网络中可扩展的最大长度
• 在PROFIBUS-DP安装中，必须选择一个与该总线连接的所有设备 都支持的数据传输速率。所选择的数据传输速率决定了如上所述 的最大网段的长度。 • 在每一个PROFIBUS DP网络中，两个总线站之间的最大许可的距 离可计算如下: • (NO_REP + 1)x网段长度 • NO_REP=串联连接的中继器的最大数量 • 例：中继器制造商的规定允许串联9个中继器，那么在1.5M bit/s 的数据传输速率下，两总线站之间的最大距离如下： • (9+1)x200m=2000m
终端电阻的使用
终端电阻的使用
网段设备数量分布
• 一个PROFIBUS网络中最多只能有126个设备（包括主站和从站）， 如果距离过长或某一处的从站设备过多，就需要把DP网络分成若 干个网段。在同一个网络段中，最多只能有32个设备。如果一个 网络中设备数量多于32个或由于受距离以及设备性质的限制，那 就必须划分出多个网段，网段之间用中继器或者段耦合器连接。
PROFIBUS数据链路层的一般格式
SD LE LEr SDr DA SA FC DU„. FCS ED
SD： 报头； LE： 数据长度 DA： 目标地址 SA： 源地址； FC： 功能码 FCS：帧校验序列 ED： 报尾，固定为0x16
现场总线技术及其应用专项培训课件演示(84张)
– FF基金会汇集了世界著名仪表、自动化设备和DCS制造厂商，研 究机构和最终用户。现有基金会成员120余家，以及诸多最终用户 组成的顾问委员会。FF的宗旨是促进产生一个单一的国际现场总 线标准。
2021/1/20
5
FF标准系列
用于低速，过程自动化中现场设备和控制设备之间的联接 的H1（31.25K）
2021/1/20
7
3.1.2 基金会现场总线通信系统的构成
系统管理内核
（SMK）
对象 系统管理 字典 信息库
（OD） （SMIB）
设备描述 功
（OD） 能
对象字典
（OD）
块 对 象
系统管 理内核 协议
（SMKP）
现场总线报文规范子（FMS） 现场总线访问子层(FAS)
数据链路层（DLL） 物理层（PHY）
现场总线技术及其应用 第3讲
2021/1/20
1
第3章 几种流行的现场总线
3.1基金会现场总线 3.2Profibus现场总线 3.3 LonWorks 3.4CAN总线 3.5 小节
2021/1/20
2
3.1 基金会现场总线
3.1.1基金会现场总线概述 3.1.2 基金会现场总线通信系统的构成 3.1.3 基金会现场总线网络拓扑 3.1.4 基金会现场总线通信模型 3.1.5 基金会现场总线的功能块 3.1.6 基金会现场总线通信控制器FB3050 3.1.7基金会现场总线的组态 3.1.8一致性与互操作性测试 3.1.9基金会现场总线的应用设计与实例
2021/1/20
9
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10
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11
系统管理和网络管理
网络管理者与网络管理代理 网络管理负责以下工作：
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FF标准系列
用于低速，过程自动化中现场设备和控制设备之间的联接 的H1（31.25K）
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7
3.1.2 基金会现场总线通信系统的构成
系统管理内核
（SMK）
对象 系统管理 字典 信息库
（OD） （SMIB）
设备描述 功
（OD） 能
对象字典
（OD）
块 对 象
系统管 理内核 协议
（SMKP）
现场总线报文规范子（FMS） 现场总线访问子层(FAS)
数据链路层（DLL） 物理层（PHY）
现场总线技术及其应用 第3讲
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1
第3章 几种流行的现场总线
3.1基金会现场总线 3.2Profibus现场总线 3.3 LonWorks 3.4CAN总线 3.5 小节
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3.1 基金会现场总线
3.1.1基金会现场总线概述 3.1.2 基金会现场总线通信系统的构成 3.1.3 基金会现场总线网络拓扑 3.1.4 基金会现场总线通信模型 3.1.5 基金会现场总线的功能块 3.1.6 基金会现场总线通信控制器FB3050 3.1.7基金会现场总线的组态 3.1.8一致性与互操作性测试 3.1.9基金会现场总线的应用设计与实例
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系统管理和网络管理
网络管理者与网络管理代理 网络管理负责以下工作：
PROFIBUS技术培训
PROFIBUS技术培训在课程开始的第一部分，学员将会学习PROFIBUS的基本原理和特点，包括PROFIBUS的工作模式、数据传输方式、网络架构和通信协议等。
通过理论知识的学习，学员将了解PROFIBUS的工作原理，为后续的实际操作打下坚实的基础。
在课程的第二部分，学员将进行PROFIBUS网络的实际配置和调试操作，包括网络拓扑结构的设计、节点配置、参数设置、通信测试等。
通过实际操作，学员将掌握PROFIBUS网络的安装调试技能，并且能够独立完成PROFIBUS网络的搭建和调试工作。
在课程的最后部分，学员将学习PROFIBUS网络的故障排除和维护技能，包括常见故障的诊断与处理、网络性能优化、维护策略等。
通过学习这些知识和技能，学员将能够快速准确地解决PROFIBUS网络中出现的各种故障，并且能够根据实际需求对网络进行合理的维护和优化。
通过PROFIBUS技术培训，工程师和技术人员将能够全面了解和掌握PROFIBUS网络通信协议的相关知识和技能，为他们在实际工作中的应用和发展提供坚实的支持和保障。
同时，这也将有助于推动PROFIBUS技术在工业领域的广泛应用和推广。
PROFIBUS（Process Field Bus）是一种用于自动化领域的现场总线通信协议，已经成为工业自动化领域中最流行的通信协议之一。
随着工业自动化应用的不断增加，对PROFIBUS技术的需求也在不断增加，因此掌握PROFIBUS技术的工程师和技术人员也日益受到重视。
因此，PROFIBUS技术培训的重要性不言而喻。
在PROFIBUS技术培训中，学员将会接触到丰富的教学内容和实践操作，这些内容旨在帮助学员全面深入地理解PROFIBUS网络通信协议，从而使他们能够在实际工作中熟练应用PROFIBUS技术。
在培训过程中，学员将通过讲授和实际操作相结合的方式，学习到PROFIBUS的基本理论知识，掌握PROFIBUS网络的拓扑结构、传输速率、节点配置和通信协议等基础知识。
现场PROFIBUS技术应用讲解
第一章：现场总线技术及PROFIBUS1.1 现场总线技术的由来1.1.1 CIMS体系结构及工业数据结构的层次划分根据工厂管理、生产过程及功能要求，CIMS体系结构可分为5层，即工厂级、车间级、单元级、工作站级和现场级。
简化的CIMS则分为3层，即工厂级、车间级和现场级。
在一个现代化工厂环境中，在大规模的工业生产过程控制中，工业数据结构同样分为这三个层次，与简化的网络层次相对应。
如图1-1所示。
图1-1：简化的CIMS网络体系结构1.1.2 现场级与车间级自动化监控及信息集成是工厂自动化及CIMS不可缺少的重要部分现场级与车间级自动化监控及信息集成系统主要完成底层设备单机控制、连机控制、通信连网、在线设备状态监测及现场设备运行、生产数据的采集、存储、统计等功能，保证现场设备高质量完成生产任务，并将现场设备生产及运行数据信息传送到工厂管理层，向工厂级MIS系统数据库提供数据。
同时也可接受工厂管理层下达的生产管理及调度命令并执行之。
因此，现场级与车间级监控及信息集成系统是实现工厂自动化及CIMS系统的基础。
1.1.3 传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统（包括：基于PC、PLC、DCS产品的分布式控制系统），其主要特点之一是，现场层设备与控制器之间的连接是一对一（一个I/O点对设备的一个测控点）所谓I/O接线方式，信号传递4-20mA（传送模拟量信息）或24VDC （传送开关量信息）信号。
如图1-2所示：图1-2：传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统1.1.4 系统主要缺点（1）信息集成能力不强：控制器与现场设备之间靠I/O连线连接，传送4-20mA模拟量信号或24VDC等开关量信号，并以此监控现场设备。
这样，控制器获取信息量有限，大量的数据如设备参数、故障及故障纪录等数据很难得到。
底层数据不全、信息集成能力不强，不能完全满足CIMS系统对底层数据的要求。
现场总线PROFIBUS技术要点
现场总线PROFIBUS技术要点2.1 PROFIBUS概貌(1) PROFIBUS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。
广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等其他领域自动化。
(2) PROFIBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery）、PROFIBUS-PA(Process Automation)、PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification)。
(3) PROFIBUS-DP：是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。
使用PROFIBUS-DP可取代办24VDC或4-20mA信号传输。
(4) PROFIBUS-PA：专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并有本征安全规范。
(5) PROFIBUS-FMS：用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。
(7) PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。
可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。
2.2 PRFIBUS基本特性2.2.1 PROFIBUS协议结构PROFIBUS协议结构是根据ISO7498国际准，以开放式系统互联网络（Open System Interconnection-SIO）作为参考模型的。
该模型共有七层，如下图2-1所示：图2-1：PROFIBUS协议结构(1) PROFIBUS-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PROFIBUS-DP设备的设备行为。
(2) PROFIBUS-FMS：定义了第一、二、七层，应用层包括现场总线信息规范（Fieldbus Message Specification-FMS）和低层接口（Lower Layer Interface-LLI）。
现场总线技术及应用课件：Profibus总线
ATV930变频器则需要打开前盖板，将Profibus DP通信 卡VW3A3607插入到通信卡插槽中，如图5-3所示。
Profibus总线
能力目标 (1) 掌握PLC和其他设备Profibus DP通信的建立方法。 (2) 掌握Profibus DP通信组态时的易错问题。
Profibus总线
5.1 Profibus总线概述
5.1.1 Profibus总线简介 Profibus是西门子公司的现场总线标准，它是Process
Fieldbus的缩写。目前，它是在国内应用范围最广的现场总 线，尤其是Profibus DP在国内工厂自动化和流程自动化的占 比非常高。Profibus现场总线接线简单，通信速度高，通信 过程稳定，西门子的PLC加上Profibus DP的通信协议几乎是 所有工业现场的首选，再加上后来的Profinet工业以太网协 议，它们都获得了设计人员、操作人员的广泛认可。
Profibus总线
Profibus包含Profibus DP、Profibus FMS和Profibus PA， 以及后来推出的Profidrive、Profisafe、Profinet等，它们囊括 了车间级和现场级的应用层次。
Profibus DP设计用于设备级应用，它主要用于完成PLC、 传感器、执行器(电机、电磁阀等)的通信任务，通信速度最 高可达12 Mb/s。Profibus DP包含了DP V0、DP V1和DP V2 三个版本，是目前国内应用最多的通信协议。本章实验也是 以Profibus DP为例。
Profibus总线
Profibus总线
5.1 Profibus总线概述 5.2 西门子S7-300 PLC与施耐德ATV930变频 器的Profibus DP通信 小结 思考与习题
Profibus总线
能力目标 (1) 掌握PLC和其他设备Profibus DP通信的建立方法。 (2) 掌握Profibus DP通信组态时的易错问题。
Profibus总线
5.1 Profibus总线概述
5.1.1 Profibus总线简介 Profibus是西门子公司的现场总线标准，它是Process
Fieldbus的缩写。目前，它是在国内应用范围最广的现场总 线，尤其是Profibus DP在国内工厂自动化和流程自动化的占 比非常高。Profibus现场总线接线简单，通信速度高，通信 过程稳定，西门子的PLC加上Profibus DP的通信协议几乎是 所有工业现场的首选，再加上后来的Profinet工业以太网协 议，它们都获得了设计人员、操作人员的广泛认可。
Profibus总线
Profibus包含Profibus DP、Profibus FMS和Profibus PA， 以及后来推出的Profidrive、Profisafe、Profinet等，它们囊括 了车间级和现场级的应用层次。
Profibus DP设计用于设备级应用，它主要用于完成PLC、 传感器、执行器(电机、电磁阀等)的通信任务，通信速度最 高可达12 Mb/s。Profibus DP包含了DP V0、DP V1和DP V2 三个版本，是目前国内应用最多的通信协议。本章实验也是 以Profibus DP为例。
Profibus总线
Profibus总线
5.1 Profibus总线概述 5.2 西门子S7-300 PLC与施耐德ATV930变频 器的Profibus DP通信 小结 思考与习题
PROFIBUS技术培训 -PPT精选文档-文档资料
减少错误
减少安装时间
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PROFIBUS International
P R O C E S S F I E L D B U S
采用PROFIBUS-PA节省的成本
如下数据来自于Cologne市Ｗacker化工厂的实际经验
温 度 (模 拟 )
安 装 仪 器 设 备 规 划 开 工 总 计 节 省 4 ...2 0 m A 份 额 [% ] 21 48 26 5 100 价 格 [$ ] 840 1930 1050 180 4000 P R O F IB U S - P A 份 额 [% ] 26 52 16 5 100 45 % 价 格 [$ ] 580 1160 360 120 2220 $ 1780
P R O C E S S F I E L D B U S
PROFIBUS-PA 适应所有过程自动化领域
p 海上
性能
p 石化工业
p 化学工业
p 发电和电力输送
p 化学爆炸试验 p 制药 p 食品／饮料工业 p 水／污水处理
价格
对防爆和非防爆区域过程自动化的低端应用，PROFIBUS-PA 是优选的。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
终端块
Exi, 蓝色线 分配器
总线耦合器 n
连接盒 传感器 1 ... 传感器 1 ... n n
PROFIBUS PA n
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节省成本的潜力
安装 节省
电线 PLC I/O 板 安装元件 (Ex-/电流隔离器等) 排列机架 空间
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– 当该位为0时 – 当该位为1时
5.3 DP报文格式
3. 举例
• 1类主站和从站 之间（主站地址 为1，从站地址 为10）
5.3 DP报文格式
3. 举例
• 2类主站和从站 之间（主站Fra bibliotek址 为0，从站地址 为10）
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– 网段
• 一个PROFIBUS网络中最多只能有126个设备（包括主站和从站）， 在同一个网络段（Segment）中，最多只能有32个设备。如果一个 网络中的设备数量多于32个或由于受距离以及设备性质的限制，那 就必须划分出多个网络段。
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5.2 DP各站的功能及通信
• 功能
– 主站（主要指1类主站） 把输出数据送往从站，如果需要的 话也可以得到从站的输入数据。
– 从站
5.2 DP各站的功能及通信
2. PROFIBUS-DP的通信形式 – PROFIBUS DP 系统的通信形式主要有： • 1类主站和从站之间； • 2类主站和从站之间； • 1类主站和2类主站之间。
5.1 PROFIBUS-DP的基本概念
2. 设备类型
DP网络中的设备类型有3类：
• 第一类主站（Class1 Master）
– 作用和组成
• 第二类主站（Class2 Master）
– 作用和组成
• 从站(Slaves)
– 作用和组成
5.1 PROFIBUS-DP的基本概念
3. 基本特点
PROFIBUS-DP有如下基本特点：
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5.4 DP主站和从站的工作过程
• 主站工作过程
– 参数配置 – 上电时 – 上电或复位后
● PROFIBUS-DP 及DP-V0
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20
● PROFIBUS-DP
5.4 DP主站和从站的工作过程
及DP-V0
但它可以读取其他从站的数据。
• 第二类主站可以对任何从站进行读取操作，但这种操作是非循环的。
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● PROFIBUS-DP
5.1 PROFIBUS-DP的基本概念
及DP-V0
5. 系统配置
– 系统配置
• PROFIBUS-DP可以构成单主站或多主站系统，系统配置包括网络结构 配置和参数配置，主要内容有站点数目、地址和输入/输出数据的格 式，诊断信息格式等。
8
5.1 PROFIBUS-DP的基本概念
5.1 PROFIBUS-DP的基本概念
6. 设备地址
PROFIBUS支持的设备地址范围是0~127。这其中有几个特殊 地址是保留作为它用的，除此之外一般情况下地址是可以 随便使用，但在实际应用中还是遵守一定的规则较好。
• 127； • 126； • 0； • 1类主站地址 • 从站地址
培训资料
• 名称： PROFIBUS现场总线技术（技术讲解） • 所属班组：XXXX • 汇报人：xxXX
本章内容
• PROFIBUS-DP的基本概念 • DP各站之间的通信 • DP的报文格式 • DP主站和从站的工作过程 • DP-V0报文详解 • 总线和信息的循环时间及估计 • PROFIBUS-DP系统的接线及安装 • 简单PROFIBUS-DP系统组成举例
5.2 DP各站的功能及通信
2. PROFIBUS-DP的通信形式
– 主/从通信时实现的功能
5.2 DP各站的功能及通信
2. PROFIBUS-DP的通信形式
– 主/主通信时实现的功能
● PROFIBUS-DP 及DP-V0
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• 网络中所有从站具有同样的优先权； • 网络可以是单主站或多主站结构； • 可以进行循环和非循环通信。第一类主站和从站间的通信是循环的、
不间断的；非循环数据通信可以通过DP-V1来实现； • 为了安全原因，只能有一个主站对相应的从站进行控制（写入数
据）； • 一类主站和二类主站均可以读取从站的数据； • 每个从站可以有多达244字节的输入和输出数据； • 传输速率可以高达12Mbps。
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5.3 DP报文格式
• DP报文格式
– 标准的DP报文格式
● PROFIBUS-DP 及DP-V0
– SAP的作用
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5.3 DP报文格式
2. 服务点服务类型
• 主站和从站之间
● PROFIBUS-DP 及DP-V0
● PROFIBUS-DP
5.1 PROFIBUS-DP的基本概念
及DP-V0
4. 总线存取过程
– PROFIBUS-DP的总线存取过程遵循以下原则：
• 各主站之间采用令牌（Token）交换的规则，按序交换令牌。 • 从站只能接受主站的请求而产生响应，它不能向主站提出请求。 • 每个主站都有它自己所控制的从站，它不能控制其他主站的从站，
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5.3 DP报文格式
● PROFIBUS-DP 及DP-V0
2. 服务点服务类型
• 主站—主站之间通信的服务点比较特殊：DSAP 和SSAP 均为36（54）。 • 只有当从站支持该项功能时，从站37h（55）才有效。 • 27位
2. 从站工作过程
– 从站的状态机构集成在ASICs的硬件中，用户不能对它进行干预。
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5.1 PROFIBUS-DP的基本概念
• 传输技术 – 传输介质 – NRZ编码、异步传输技术 • PROFIBUS的特征码（Character）由11位（bits） 组成，即1个起始位（起始位总为0），8个数据 位，一个校验位和一个停止位（停止位总为1）
5.1 PROFIBUS-DP的基本概念
5.3 DP报文格式
3. 举例
• 1类主站和从站 之间（主站地址 为1，从站地址 为10）
5.3 DP报文格式
3. 举例
• 2类主站和从站 之间（主站Fra bibliotek址 为0，从站地址 为10）
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– 网段
• 一个PROFIBUS网络中最多只能有126个设备（包括主站和从站）， 在同一个网络段（Segment）中，最多只能有32个设备。如果一个 网络中的设备数量多于32个或由于受距离以及设备性质的限制，那 就必须划分出多个网络段。
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5.2 DP各站的功能及通信
• 功能
– 主站（主要指1类主站） 把输出数据送往从站，如果需要的 话也可以得到从站的输入数据。
– 从站
5.2 DP各站的功能及通信
2. PROFIBUS-DP的通信形式 – PROFIBUS DP 系统的通信形式主要有： • 1类主站和从站之间； • 2类主站和从站之间； • 1类主站和2类主站之间。
5.1 PROFIBUS-DP的基本概念
2. 设备类型
DP网络中的设备类型有3类：
• 第一类主站（Class1 Master）
– 作用和组成
• 第二类主站（Class2 Master）
– 作用和组成
• 从站(Slaves)
– 作用和组成
5.1 PROFIBUS-DP的基本概念
3. 基本特点
PROFIBUS-DP有如下基本特点：
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5.4 DP主站和从站的工作过程
• 主站工作过程
– 参数配置 – 上电时 – 上电或复位后
● PROFIBUS-DP 及DP-V0
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● PROFIBUS-DP
5.4 DP主站和从站的工作过程
及DP-V0
但它可以读取其他从站的数据。
• 第二类主站可以对任何从站进行读取操作，但这种操作是非循环的。
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● PROFIBUS-DP
5.1 PROFIBUS-DP的基本概念
及DP-V0
5. 系统配置
– 系统配置
• PROFIBUS-DP可以构成单主站或多主站系统，系统配置包括网络结构 配置和参数配置，主要内容有站点数目、地址和输入/输出数据的格 式，诊断信息格式等。
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5.1 PROFIBUS-DP的基本概念
5.1 PROFIBUS-DP的基本概念
6. 设备地址
PROFIBUS支持的设备地址范围是0~127。这其中有几个特殊 地址是保留作为它用的，除此之外一般情况下地址是可以 随便使用，但在实际应用中还是遵守一定的规则较好。
• 127； • 126； • 0； • 1类主站地址 • 从站地址
培训资料
• 名称： PROFIBUS现场总线技术（技术讲解） • 所属班组：XXXX • 汇报人：xxXX
本章内容
• PROFIBUS-DP的基本概念 • DP各站之间的通信 • DP的报文格式 • DP主站和从站的工作过程 • DP-V0报文详解 • 总线和信息的循环时间及估计 • PROFIBUS-DP系统的接线及安装 • 简单PROFIBUS-DP系统组成举例
5.2 DP各站的功能及通信
2. PROFIBUS-DP的通信形式
– 主/从通信时实现的功能
5.2 DP各站的功能及通信
2. PROFIBUS-DP的通信形式
– 主/主通信时实现的功能
● PROFIBUS-DP 及DP-V0
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• 网络中所有从站具有同样的优先权； • 网络可以是单主站或多主站结构； • 可以进行循环和非循环通信。第一类主站和从站间的通信是循环的、
不间断的；非循环数据通信可以通过DP-V1来实现； • 为了安全原因，只能有一个主站对相应的从站进行控制（写入数
据）； • 一类主站和二类主站均可以读取从站的数据； • 每个从站可以有多达244字节的输入和输出数据； • 传输速率可以高达12Mbps。
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5.3 DP报文格式
• DP报文格式
– 标准的DP报文格式
● PROFIBUS-DP 及DP-V0
– SAP的作用
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5.3 DP报文格式
2. 服务点服务类型
• 主站和从站之间
● PROFIBUS-DP 及DP-V0
● PROFIBUS-DP
5.1 PROFIBUS-DP的基本概念
及DP-V0
4. 总线存取过程
– PROFIBUS-DP的总线存取过程遵循以下原则：
• 各主站之间采用令牌（Token）交换的规则，按序交换令牌。 • 从站只能接受主站的请求而产生响应，它不能向主站提出请求。 • 每个主站都有它自己所控制的从站，它不能控制其他主站的从站，
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● PROFIBUS-DP 及DP-V0
2. 服务点服务类型
• 主站—主站之间通信的服务点比较特殊：DSAP 和SSAP 均为36（54）。 • 只有当从站支持该项功能时，从站37h（55）才有效。 • 27位
2. 从站工作过程
– 从站的状态机构集成在ASICs的硬件中，用户不能对它进行干预。
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5.1 PROFIBUS-DP的基本概念
• 传输技术 – 传输介质 – NRZ编码、异步传输技术 • PROFIBUS的特征码（Character）由11位（bits） 组成，即1个起始位（起始位总为0），8个数据 位，一个校验位和一个停止位（停止位总为1）
5.1 PROFIBUS-DP的基本概念