Profibus總線系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

前言

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，引起了工業(yè)自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的深刻變革，信息交換的范圍正迅速覆蓋從工廠的管理、控制到現(xiàn)場設(shè)備的各個層次，并逐步形成了全分布式網(wǎng)絡(luò)集成自動化系統(tǒng)和以此為基礎(chǔ)的企業(yè)信息系統(tǒng)。現(xiàn)場總線就是順應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展趨勢和工業(yè)控制系統(tǒng)的分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化要求而發(fā)展起來的新技術(shù)，它的出現(xiàn)和發(fā)展已經(jīng)成為全球工業(yè)自動化技術(shù)的熱點之一。目前，現(xiàn)場總線已成為自動化技術(shù)發(fā)展的原動力，現(xiàn)場總線技術(shù)融合PLC、DCS技術(shù)構(gòu)成的全集成自動化系統(tǒng)以及信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將形成2l世紀自動化技術(shù)發(fā)展的主流?，F(xiàn)場總線用于過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領(lǐng)域的現(xiàn)場智能設(shè)備互聯(lián)通信網(wǎng)絡(luò)，它作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場及控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系。它不僅是一個基層網(wǎng)絡(luò)，而且還是一種開放式、新型全分布控制系統(tǒng)。這項以智能傳感、控制、計算機、數(shù)字通信等技術(shù)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)，已經(jīng)受到世界范圍的關(guān)注，成為自動化技術(shù)發(fā)展的熱點，并將導(dǎo)致自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備的深刻變革。國際上許多有實力、有影響的公司都先后在不同程度上進行了現(xiàn)場總線技術(shù)與產(chǎn)品的開發(fā)?，F(xiàn)場總線設(shè)備的工作環(huán)境處于過程設(shè)備的底層，作為工廠設(shè)備級基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)，要求具有協(xié)議簡單、容錯能力強、安全性好、成本低的特點，并具有一定的時間確定性和較高的實時性要求，還具有網(wǎng)絡(luò)負載穩(wěn)定、多數(shù)為短幀傳送、信息交換頻繁等特點。由于上述特點，現(xiàn)場總線系統(tǒng)從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)到通信技術(shù)，都具有不同于上層高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的特色。Profibus現(xiàn)場總線以其獨特的技術(shù)特點、嚴格的認證規(guī)范、開放的標(biāo)準、眾多廠商的支持和不斷發(fā)展的應(yīng)用行規(guī)，成為國際上通用的現(xiàn)場總線標(biāo)準之一，是應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線標(biāo)準。它廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通、電力等其他領(lǐng)域自動化。Profibus由三個兼容部分組成，即Profibus-DP（Decentralized Periphery）、Profibus－PA（Process Automation）、Profibus-FMS（Fieldbus Message specification），適用于工廠內(nèi)車間級和現(xiàn)場級的設(shè)備間數(shù)字化的數(shù)據(jù)交換和通信，以實現(xiàn)工廠現(xiàn)場底層到車間級分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)化，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。本書結(jié)合Profibus現(xiàn)場總線在國內(nèi)應(yīng)用的工程實踐，編寫時盡量做到有針對性和實用性，力求做到理論和應(yīng)用相結(jié)合，使得從事Profibus現(xiàn)場總線系統(tǒng)設(shè)計、應(yīng)用的工程技術(shù)人員從中獲益，讀者可以以此為“橋梁”，系統(tǒng)全面地了解和掌握Profibus現(xiàn)場總線系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用技術(shù)。本書編寫過程中在資料收集和技術(shù)信息交流方面都得到了國內(nèi)專業(yè)學(xué)者和同行的大力支持，在此向他們表示衷心的感謝。由于時間短，加之作者水平有限，書中不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書結(jié)合國內(nèi)外Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展情況及其在國內(nèi)的工程應(yīng)用實踐，全面系統(tǒng)、深入淺出地闡述了Profibus現(xiàn)場總線的最新應(yīng)用技術(shù)。    本書在編寫時把Profibus現(xiàn)場總線的基礎(chǔ)理論知識與工程應(yīng)用技術(shù)有機地結(jié)合起來，講述了Profibus現(xiàn)場總線典型工程應(yīng)用實例，深入淺出地闡述了Profibus現(xiàn)場總線的最新工程應(yīng)用技術(shù)。全書文字通俗易懂、突出重點、注重實用、內(nèi)容新穎。    全書共分7章，在概述了現(xiàn)場總線產(chǎn)生與發(fā)展的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地闡述了Profibus現(xiàn)場總線、Profibus現(xiàn)場總線應(yīng)用技術(shù)、Profibus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)、Profibus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)、配置與組態(tài)實例、Profibus-DP現(xiàn)場總線與變頻器通信實例、現(xiàn)場總線橋應(yīng)用實例。    本書可供工業(yè)過程控制、信息傳輸、監(jiān)控等行業(yè)從事控制系統(tǒng)集成設(shè)計與應(yīng)用的工程技術(shù)人員和高等院校相關(guān)專業(yè)師生閱讀參考。

書籍目錄

1  概述　1.1　現(xiàn)場總線的產(chǎn)生及發(fā)展歷程　  1.1.1　現(xiàn)場總線的發(fā)展歷程　  1.1.2　現(xiàn)場總線的特點與優(yōu)點　  1.1.3　現(xiàn)場總線的現(xiàn)狀　  1.1.4　現(xiàn)場總線標(biāo)準　1.2　現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢　　1.2.1　現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展　　1.2.2　現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢2　Profibus現(xiàn)場總線　2.1　Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)　  2.1.1  Profibus現(xiàn)場總線的發(fā)展與特點　  2.1.2  Profibus協(xié)議結(jié)構(gòu)與應(yīng)用領(lǐng)域　2.2  Profibus的組成　  2.2.1  Profibus-DP　  2.2.2  Profibus-FMS　  2.2.3  Profibus-PA　  2.2.4　設(shè)備管理　2.3　RS-485接口技術(shù)　  2.3.1  RS-485基礎(chǔ)知識　  2.3.2  RS-485接口電路的硬件設(shè)計3  Profibus現(xiàn)場總線應(yīng)用技術(shù)　3.1　工業(yè)自動化通信技術(shù)　  3.1.1  自動化技術(shù)中的通信　  3.1.2　通信互聯(lián)技術(shù)　  3.1.3　Profibus傳輸技術(shù)　  3.1.4　DP通信協(xié)議　  3.1.5　行規(guī)　3.2　基于Profibus通信的應(yīng)用設(shè)計實例　  3.2.1　5個Profibus-DP從站節(jié)點應(yīng)用設(shè)計　  3.2.2　8個Profibus-DP從站節(jié)點應(yīng)用設(shè)計　  3.2.3  S7-400H PLC構(gòu)成的多主站DP/MPl網(wǎng)絡(luò)　  3.2.4　基于Profibus-DP的控制系統(tǒng)通信互聯(lián)4  Profibus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)　4.1　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)　  4.1.1　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的組成與特點　  4.1.2　Profibus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)　  4.1.3　現(xiàn)場總線Profibus控制系統(tǒng)配置形式　4.2　Profibus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計　  4.2.1　Profibus單主站系統(tǒng)　  4.2.2　基于Profibus-DP的主從控制系統(tǒng)　4.3　Profibus現(xiàn)場總線智能從站設(shè)計　  4.3.1　SPC3協(xié)議專用芯片  　  4.3.2  基于SPC3協(xié)議芯片的Pfofibus-DP智能從站5　Profibus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)配置與組態(tài)實例　5.1  CP342-5作從站與FCl（DP SEND）、FC2（DP_RECV）的配置　5.2  CP342-5作主站與FCl（DP SEND）、FC2（DP_RECV）的配置　5.3  PB-OEM4-PCI與Profibus主站的連接與配置　5.4  S7-400為主站Profibus-DP連接ET200M的配置　5.5  S7-400為主站的Profibus連接智能從站配置　5.6　基于Profibus的PLC-PLC之間通信配置　5.7  通過Profibus建立0PC服務(wù)器與S7 PLC的連接（基于先進的PC組態(tài)）　5.8　基于Profibus的主站與主站之間的FDL通信配置6  Profibus-DP現(xiàn)場總線與變頻器通信實例　6.1　變頻器通信協(xié)議　  6.1.1  變頻器通信接口　  6.1.2　GL變頻器通信協(xié)議　  6.1.3  華為TD2000系列變頻器的通信協(xié)議　  6.1.4　森蘭SB60/SB61系列變頻器通信協(xié)議　  6.1.5　MD320系列變頻器串行通信協(xié)議　6.2　現(xiàn)場總線與變頻器間通信實例　  6.2.1　基于Profibus-DP的PLC與變頻器間通信實例　  6.2.2　基于Profibus-DP的三菱變頻器與SIEMENS PLC通信實例　  6.2.3  基于Profibus-DP與ACS800系列變頻器通信實例　  6.2.4　基于Profibus-DP的S7PLC與SIEMENS調(diào)速器通信實例　  6.2.5　基于Profibus-DP的6SE70系列變頻器與S7-300/400通信實例　  6.2.6　基于Profibus-DP的SIEMENS PLC與ABB變頻器通信實例　  6.2.7  艾默生變頻器基于TDS-PA01適配器與Profibus-DP通信實例　  6.2.8　收獲變頻器基于Profibus-DP通信實例7  現(xiàn)場總線橋應(yīng)用實例　7.1　現(xiàn)場總線橋應(yīng)用技術(shù)　7.2　現(xiàn)場總線橋應(yīng)用實例　　7.2.1　MODBUS到Profibus總線橋　　7.2.2　PC＋CP5611＋WINCC作Profibus主站，連接PB-B-RS232/485總線橋參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：2Profibus現(xiàn)場總線2.1 Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)2.1.1 Profibus現(xiàn)場總線的發(fā)展與特點一、Profibus現(xiàn)場總線的發(fā)展Profibus是ProcessFieldbus的簡稱，它是l987年由原聯(lián)邦德國科技部集中了13家公司及5家研究所的力量按照ISO/OSI參考模型制定的現(xiàn)場總線德國國家標(biāo)準。于1991年4月在DINl9245中發(fā)表，正式成為德國現(xiàn)場總線的國家標(biāo)準。后來，又通過投票成為歐洲標(biāo)準EN50170。Profibus的歷史可追溯到1987年在聯(lián)邦德國開始的由政府支持的聯(lián)合投資項目。在此投資項目的框架中，參加的21家公司和研究院所通力合作擬訂了一個戰(zhàn)略性的現(xiàn)場總線項目。其目標(biāo)是實現(xiàn)和建立一個比特串行現(xiàn)場總線，它的基本要求是現(xiàn)場設(shè)備接口的標(biāo)準化。為此目的，ZVEI（CentralAssociationfortheElectricalIndustry）的相關(guān)成員公司同意支持用于工廠自動化和過程自動化的共性技術(shù)研究。Profibus已成為國際化的開放現(xiàn)場總線標(biāo)準，得到了眾多生產(chǎn)廠家的支持，并和基金會現(xiàn)場總線一起成為現(xiàn)場總線的兩大體系，在歐洲，Profibus擁有40％以上的市場份額，近年來在北美和日本的發(fā)展情況也不錯。由于得到PLC生產(chǎn)商的支持，加上基金會現(xiàn)場總線的標(biāo)準遲遲得不到完善，Profibus將會有更大的發(fā)展空間。

編輯推薦

《Profibus總線系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用》編寫過程中在資料收集和技術(shù)信息交流方面都得到了國內(nèi)專業(yè)學(xué)者和同行的大力支持，在此向他們表示衷心的感謝。由于時間短，加之作者水平有限，書中不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。

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