Profibus總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)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(chǎng)設(shè)備的各個(gè)層次，并逐步形成了全分布式網(wǎng)絡(luò)集成自動(dòng)化系統(tǒng)和以此為基礎(chǔ)的企業(yè)信息系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)總線就是順應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)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(lái)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(dòng)化技術(shù)的熱點(diǎn)之一。目前，現(xiàn)場(chǎng)總線已成為自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的原動(dòng)力，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)融合PLC、DCS技術(shù)構(gòu)成的全集成自動(dòng)化系統(tǒng)以及信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將形成2l世紀(jì)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的主流。現(xiàn)場(chǎng)總線用于過(guò)程自動(dòng)化、制造自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)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(guò)程現(xiàn)場(chǎng)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(gè)基層網(wǎng)絡(luò)，而且還是一種開(kāi)放式、新型全分布控制系統(tǒng)。這項(xiàng)以智能傳感、控制、計(jì)算機(jī)、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(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，并將導(dǎo)致自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備的深刻變革。國(guó)際上許多有實(shí)力、有影響的公司都先后在不同程度上進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)?，F(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的工作環(huán)境處于過(guò)程設(shè)備的底層，作為工廠設(shè)備級(jí)基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)，要求具有協(xié)議簡(jiǎn)單、容錯(cuò)能力強(qiáng)、安全性好、成本低的特點(diǎn)，并具有一定的時(shí)間確定性和較高的實(shí)時(shí)性要求，還具有網(wǎng)絡(luò)負(fù)載穩(wěn)定、多數(shù)為短幀傳送、信息交換頻繁等特點(diǎn)。由于上述特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)總線以其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)、嚴(yán)格的認(rèn)證規(guī)范、開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)、眾多廠商的支持和不斷發(fā)展的應(yīng)用行規(guī)，成為國(guó)際上通用的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)之一，是應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。它廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通、電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化。Profibus由三個(gè)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(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的設(shè)備間數(shù)字化的數(shù)據(jù)交換和通信，以實(shí)現(xiàn)工廠現(xiàn)場(chǎng)底層到車間級(jí)分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)化，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。本書(shū)結(jié)合Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的工程實(shí)踐，編寫時(shí)盡量做到有針對(duì)性和實(shí)用性，力求做到理論和應(yīng)用相結(jié)合，使得從事Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)、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(chǎng)總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)。本書(shū)編寫過(guò)程中在資料收集和技術(shù)信息交流方面都得到了國(guó)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(shí)間短，加之作者水平有限，書(shū)中不妥之處在所難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)結(jié)合國(guó)內(nèi)外Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展情況及其在國(guó)內(nèi)的工程應(yīng)用實(shí)踐，全面系統(tǒng)、深入淺出地闡述了Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的最新應(yīng)用技術(shù)。    本書(shū)在編寫時(shí)把Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的基礎(chǔ)理論知識(shí)與工程應(yīng)用技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，講述了Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線典型工程應(yīng)用實(shí)例，深入淺出地闡述了Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的最新工程應(yīng)用技術(shù)。全書(shū)文字通俗易懂、突出重點(diǎn)、注重實(shí)用、內(nèi)容新穎。    全書(shū)共分7章，在概述了現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)總線、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用技術(shù)、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)、配置與組態(tài)實(shí)例、Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線與變頻器通信實(shí)例、現(xiàn)場(chǎng)總線橋應(yīng)用實(shí)例。    本書(shū)可供工業(yè)過(guò)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(jì)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(shū)籍目錄

1  概述　1.1　現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)生及發(fā)展歷程　  1.1.1　現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展歷程　  1.1.2　現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)　  1.1.3　現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)狀　  1.1.4　現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)　1.2　現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì)　　1.2.1　現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展　　1.2.2　現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì)2　Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線　2.1　Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)　  2.1.1  Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展與特點(diǎn)　  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(shí)　  2.3.2  RS-485接口電路的硬件設(shè)計(jì)3  Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用技術(shù)　3.1　工業(yè)自動(dòng)化通信技術(shù)　  3.1.1  自動(dòng)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(jì)實(shí)例　  3.2.1　5個(gè)Profibus-DP從站節(jié)點(diǎn)應(yīng)用設(shè)計(jì)　  3.2.2　8個(gè)Profibus-DP從站節(jié)點(diǎn)應(yīng)用設(shè)計(jì)　  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(chǎng)總線控制系統(tǒng)　4.1　現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)　  4.1.1　現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)　  4.1.2　Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)　  4.1.3　現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus控制系統(tǒng)配置形式　4.2　Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　  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(chǎng)總線智能從站設(shè)計(jì)　  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(chǎng)總線控制系統(tǒng)配置與組態(tài)實(shí)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(guò)Profibus建立0PC服務(wù)器與S7 PLC的連接（基于先進(jìn)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(chǎng)總線與變頻器通信實(shí)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(chǎng)總線與變頻器間通信實(shí)例　  6.2.1　基于Profibus-DP的PLC與變頻器間通信實(shí)例　  6.2.2　基于Profibus-DP的三菱變頻器與SIEMENS PLC通信實(shí)例　  6.2.3  基于Profibus-DP與ACS800系列變頻器通信實(shí)例　  6.2.4　基于Profibus-DP的S7PLC與SIEMENS調(diào)速器通信實(shí)例　  6.2.5　基于Profibus-DP的6SE70系列變頻器與S7-300/400通信實(shí)例　  6.2.6　基于Profibus-DP的SIEMENS PLC與ABB變頻器通信實(shí)例　  6.2.7  艾默生變頻器基于TDS-PA01適配器與Profibus-DP通信實(shí)例　  6.2.8　收獲變頻器基于Profibus-DP通信實(shí)例7  現(xiàn)場(chǎng)總線橋應(yīng)用實(shí)例　7.1　現(xiàn)場(chǎng)總線橋應(yīng)用技術(shù)　7.2　現(xiàn)場(chǎng)總線橋應(yīng)用實(shí)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(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：2Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線2.1 Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)2.1.1 Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展與特點(diǎn)一、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展Profibus是ProcessFieldbus的簡(jiǎn)稱，它是l987年由原聯(lián)邦德國(guó)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(chǎng)總線德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。于1991年4月在DINl9245中發(fā)表，正式成為德國(guó)現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。后來(lái)，又通過(guò)投票成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170。Profibus的歷史可追溯到1987年在聯(lián)邦德國(guó)開(kāi)始的由政府支持的聯(lián)合投資項(xiàng)目。在此投資項(xiàng)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(gè)戰(zhàn)略性的現(xiàn)場(chǎng)總線項(xiàng)目。其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)和建立一個(gè)比特串行現(xiàn)場(chǎng)總線，它的基本要求是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接口的標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化的共性技術(shù)研究。Profibus已成為國(guó)際化的開(kāi)放現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，得到了眾多生產(chǎn)廠家的支持，并和基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線一起成為現(xiàn)場(chǎng)總線的兩大體系，在歐洲，Profibus擁有40％以上的市場(chǎng)份額，近年來(lái)在北美和日本的發(fā)展情況也不錯(cuò)。由于得到PLC生產(chǎn)商的支持，加上基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)遲遲得不到完善，Profibus將會(huì)有更大的發(fā)展空間。

編輯推薦

《Profibus總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》編寫過(guò)程中在資料收集和技術(shù)信息交流方面都得到了國(guó)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(shí)間短，加之作者水平有限，書(shū)中不妥之處在所難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

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