PROFIBUSPA現(xiàn)場總線

產(chǎn)品開發(fā)沈陽中科博微自動化技術有限公司中科院沈陽自動化研究所PROFIBUSPA技術概述PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)流程PROFIBUSPA產(chǎn)品的測試與認證主要內(nèi)容PROFIBUSDP技術概述第一部分PROFIBUSDP通信技術PROFIBUSPA設備組態(tài)集成技術主要內(nèi)容1類主站主要是控制器設備，負責和連接在總線上的I/O從站設備進行循環(huán)數(shù)據(jù)通信決定總線通信參數(shù)，如波特率，站響應延遲等主站之間輪流持有令牌，永久存在于應用系統(tǒng)中，對系統(tǒng)控制器決定作用2類主站主要是系統(tǒng)診斷工具，和總線上的設備進行非循環(huán)數(shù)據(jù)通信和其他主站輪流持有令牌，但不必永久地存在于系統(tǒng)中，僅在需要時加入系統(tǒng)中PROFIBUS通信技術——概念從站主要作為分散的外圍I/O設備被動地響應主站的請求數(shù)據(jù)不持有總線令牌，不主動發(fā)送數(shù)據(jù)PROFIBUS通信技術——概念PROFIBUS通信技術——站間通信PROFIBUS通信技術——數(shù)據(jù)幀格式DPPAPROFIBUS通信技術——數(shù)據(jù)幀格式PROFIBUS通信技術—DPV0循環(huán)數(shù)據(jù)通信MSCY參數(shù)化階段，，主站通過SET_PRM服務對從站進進行參數(shù)化配配置組態(tài)檢查階段段，主站通過過CHK_CFG服務使用預設設的組態(tài)數(shù)據(jù)據(jù)和從站的實實際組態(tài)數(shù)據(jù)據(jù)進行比較數(shù)據(jù)傳輸階段段，在參數(shù)化化和組態(tài)檢查查成功后，主主站和從站進進入數(shù)據(jù)交換換（DATA_EXCH）狀態(tài)在以上三個階階段中，主站站可以通過GET_DIAG和GLB_CMD對從站進行診診斷和發(fā)送控控制命令PROFIBUS通信技術—DPV0PROFIBUS通信技術—DPV0診斷數(shù)據(jù)（GET_DIAG）有的從站只有有標準的6個字節(jié)診斷數(shù)數(shù)據(jù)H-Header,包括數(shù)據(jù)塊信信息和數(shù)據(jù)塊塊長度標準的診斷數(shù)數(shù)據(jù)，6個字節(jié)，包括括狀態(tài)字節(jié)，，主站地址，，設備標識等等信息設備相關診斷斷數(shù)據(jù)，設備備自身診斷，，如設備溫度度，低壓指示示數(shù)據(jù)模塊相關診斷斷數(shù)據(jù)，與設設備某個物理理模塊相關的的診斷信息，，如第8個模塊是否有有故障通道相關診斷斷數(shù)據(jù)，與設設備模塊某個個通道相關的的診斷信息，，如某個輸入入模塊的第3個通道短路或或開路PROFIBUS通信技術—DPV0PROFIBUS通信技術—DPV0參數(shù)化數(shù)據(jù)（（SET_PRM）前7個字節(jié)數(shù)據(jù)是是標準的，必必須支持8-10字節(jié)數(shù)據(jù)為DPV1預留PROFIBUS通信技術—DPV0字節(jié)描述1Stationstatus，站狀態(tài)信息2WD-Factor1，看門狗參數(shù)13WD-Factor2，看門狗參數(shù)24minTSDR，最小站響應延遲5IdentNumber(高字節(jié))，設備標識6IdentNumber(低字節(jié))，設備標識7GroupIdent，組標識標準的的參數(shù)數(shù)化數(shù)數(shù)據(jù)PROFIBUS通信技技術—DPV0StationStatus看門狗狗定時時器參參數(shù)由由WD-Factor1和WD-Factor2計算得得來，，看門門狗超超時時時間=WD-Factor1*WD-Factor2*10毫秒minTSDR規(guī)定從從站在在發(fā)送送響應應數(shù)據(jù)據(jù)之前前至少少要等等待的的時間間，單單位是是bittime，默認認值為為11bittimeIdentNumber，設備備標識識號，，每一一種類類型設設備都都有唯唯一的的標識識號，，通過過它主主站可可以快快速地地識別別設備備類型型。IdentNumber由PNO統(tǒng)一發(fā)發(fā)放。。PROFIBUS通信技技術—DPV0PROFIBUS通信技技術—DPV0組態(tài)數(shù)數(shù)據(jù)（（CHK_CFG），標標準類類型PROFIBUS通信技技術—DPV0組態(tài)數(shù)數(shù)據(jù)（（CHK_CFG），自自定義義類型型PROFIBUS通信技技術—DPV1非循環(huán)環(huán)數(shù)據(jù)據(jù)通信信MSACPROFIBUS通信技技術—DPV1通過非非循環(huán)環(huán)讀寫寫服務務訪問問I/O數(shù)據(jù)1類主站站MSAC1_READMSAC1_WRITE2類主站站MSAC2_INITIATEMSAC2_ABORTMSAC2_READMSAC2_WRITEMSAC2_DATA_TRANSPORTPROFIBUS通信技技術—DPV1主站的的DPV1功能2類主站站的DPV1功能被被普遍遍使用用在PROFIBSPA技術和和遠程程I/O技術中中PROFIBUSPA是一種種應用用于分分散式式自控控系統(tǒng)統(tǒng)和現(xiàn)現(xiàn)場設設備之之間的的通信信系統(tǒng)統(tǒng)。以PROFIBUSDP為基礎礎，增增加了了PA行規(guī)和和相應應的曼曼徹斯斯特編編碼總總線供供電通通信技技術。?？梢詽M滿足過過程控控制中中的特特殊要要求，，如總總線供供電以以及符符合本本安要要求的的介質(zhì)質(zhì)傳輸輸技術術等。。PROFIBUSPA—概念PROFIBUSPAPROFIBUSDPPAProfileMBPMBP-ManchestercodeBusPowerPROFIBUSPA的一些些具體體通信信設備備如下下現(xiàn)場設設備和和儀表表鏈接器器便攜設設備中繼器器DP/PA耦合器器PROFIBUSPA—常見的的通信信設備備PROFIBUSPA—現(xiàn)場設設備模模型典型的的PA現(xiàn)場設設備模模型應用單單元通信控控制器器編碼解解碼器器介質(zhì)單單元PROFIBUSPA—拓撲結結構樹形結結構Controller-控制器器PS-電源JB-分配器器Coupler-耦合合器器/鏈接接器器T-終端端電電阻阻PROFIBUSPA——拓撲撲結結構構總線線型型結結構構Controller-控制制器器PS-電源源JB-分配配器器Coupler-耦合合器器/鏈接接器器T-終端端電電阻阻PROFIBUSPA——拓撲撲結結構構混合合型型結結構構Controller-控制制器器PS-電源源JB-分配配器器Coupler-耦合合器器/鏈接接器器T-終端端電電阻阻定義義如如何何將將現(xiàn)現(xiàn)場場儀儀表表的的過過程程數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)映映射射到到PROFIBUSDP協(xié)議議棧棧中中。。引入入功功能能塊塊技技術術，，定定義義了了標標準準的的參參數(shù)數(shù)以以及及功功能能塊塊和和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換塊塊類類型型。。PA設備需需要支支持DPV0和DPV1功能。。1類主站站通過過循環(huán)環(huán)通信信服務務和PA設備進進行數(shù)數(shù)據(jù)交交換，，實時時獲取取PA設備過過程數(shù)數(shù)據(jù)。。2類主站站通過過非循循環(huán)服服務獲獲取PA設備參參數(shù)信信息，，從而而實現(xiàn)現(xiàn)對PA設備的的診斷斷，校校準，，線性性化等等操作作。PROFIBUSPA—PA行規(guī)概概念PROFIBUSPA—PA行規(guī)文文檔結結構PROFIBUSPA—PA設備模模型GSD文件是是用于于對PROFIBUSDP設備進進行組組態(tài)配配置的的文本本文件件大致分分為三三個部部分一般規(guī)規(guī)范，，包括括生產(chǎn)產(chǎn)商名名稱，，版本本信息息，支支持的的波特特率等等。與DP主站有有關的的規(guī)范范，如如連接接從站站的最最大數(shù)數(shù)目，，上載載和下下載能能力等等。與DP從站有關關的規(guī)范范，如輸輸入輸出出通道的的數(shù)據(jù)和和類型，，用戶擴擴展的參參數(shù)化數(shù)數(shù)據(jù)和診診斷數(shù)據(jù)據(jù)等設備組態(tài)態(tài)集成——GSD文件EDD可以提供供一個互互操作環(huán)環(huán)境，使使DCS系統(tǒng)或者者手操器器可以獲獲取現(xiàn)代代自動化化傳感器器和執(zhí)行行機構里里面的信信息用于于：組態(tài)設備標定定診斷問題題提供顯示示在用戶戶界面上上的數(shù)據(jù)據(jù)和報警警現(xiàn)在已已經(jīng)有有了超超過兩兩千萬萬的現(xiàn)現(xiàn)場設設備使使用EDD技術連連接各各家廠廠商的的主機機。設備組組態(tài)集集成——EDD設備描描述標準化化的EDDL作為一一項標標準語語言用用來描描述：：設備參參數(shù)及及依賴賴關系系設備功功能，，例如如仿真真模式式，標標定圖形化化的表表示，，例如如菜單單，對對話框框與控制制設備備互動動EDDL用于創(chuàng)創(chuàng)建EDD，EDD被控制制系統(tǒng)統(tǒng)以合合適的的工具具用于于實現(xiàn)現(xiàn)參數(shù)數(shù)組態(tài)態(tài)，調(diào)調(diào)整，，操作作及監(jiān)監(jiān)視EDDL被四大大基金金會認認同現(xiàn)場總總線基基金會會HART基金會會Profibus基金會會OPC基金會會設備組組態(tài)集集成——EDD設備描描述PROFIBUSPA產(chǎn)品開開發(fā)流流程第二部部分產(chǎn)品設設計產(chǎn)品開開發(fā)幾種解解決方方案主要內(nèi)內(nèi)容PROFIBUSPA產(chǎn)品開開發(fā)流流程-產(chǎn)品設設計PA執(zhí)行器器基本本組件件MAU：MediumAttachmentUnitE/P：ElectrictoPneumaticConverterM/E：MechanicaltoElectricTransducerPROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)流流程-產(chǎn)品設計PA變送器基本本組件MAU：MediumAttachmentUnit與傳統(tǒng)產(chǎn)品品設計相似似針對需求設設計產(chǎn)品的的外觀尺寸寸，所需要要的部件。。項目管理很很重要。需需要管理人人具有豐富富的現(xiàn)場總總線產(chǎn)品開開發(fā)和應用用的經(jīng)驗，，以便合理理安排開發(fā)發(fā)時間、開開發(fā)資源和和后期的測測試。與傳統(tǒng)產(chǎn)品品設計不同同總線產(chǎn)品要要遠比傳統(tǒng)統(tǒng)產(chǎn)品功能能復雜，要要綜合考慮慮，合理利利用已有的的資源和技技術，不一一定要一切切從頭做起起?？偩€產(chǎn)品的的通信協(xié)議議要求具有有高度的一一致性和時時間確定性性。因為通通信網(wǎng)絡既既是控制系系統(tǒng)，控制制信號被分分散到網(wǎng)絡絡上的設備備中。不像像DCS和PLC那種集中中控制設設備。PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)發(fā)流程-產(chǎn)品設計計與傳統(tǒng)產(chǎn)產(chǎn)品設計計不同（（續(xù)）總線產(chǎn)品品的功能能要求具具有很好好的可互互操作性性，來自自不同廠廠商的同同類設備備可以實實現(xiàn)互換換而不影影響應用用。PNO要求所有有PROFIBUSPA產(chǎn)品通過過協(xié)議棧棧的一致致性測試試和功能能塊的標標準參數(shù)數(shù)讀寫測測試。因此復雜雜的功能能和嚴格格的認證證測試對對開發(fā)總總線產(chǎn)品品提出了了更高的的要求。。PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)發(fā)流程-產(chǎn)品設計計利用現(xiàn)有有產(chǎn)品開開發(fā)PA總線產(chǎn)品品的幾點點考慮自己開發(fā)發(fā)總線通通信板卡卡？還是是購買市市場上成成熟的總總線板卡卡？自己開發(fā)發(fā)PA通信協(xié)議議棧軟件件？還是是購買經(jīng)經(jīng)過測試試認證的的商業(yè)通通信協(xié)議議棧軟件件？自己開發(fā)發(fā)功能塊塊應用軟軟件？還還是購買買經(jīng)過測測試認證證的商業(yè)業(yè)功能塊塊應用軟軟件？自己編寫寫變換塊塊程序？？還是購購買服務務由專業(yè)業(yè)團隊定定制開發(fā)發(fā)？PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)發(fā)流程-產(chǎn)品開發(fā)發(fā)PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)發(fā)流程-產(chǎn)品開發(fā)發(fā)項目開始始硬件開發(fā)與測測試PA協(xié)議棧購買購買購買協(xié)議棧軟軟件開發(fā)與測測試確定硬件需求求集成協(xié)議議棧PA通信卡PA功能塊PA變換塊集成功能能塊功能塊軟軟件開發(fā)與測測試確定參數(shù)數(shù)和功能需求求變換塊軟軟件開發(fā)與測測試設備集成與測測試測試與認認證定制開發(fā)發(fā)PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)發(fā)流程-解決方案案PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)發(fā)流程-解決方案案PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)發(fā)流程-解決方案案PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)發(fā)流程-解決方案案主要內(nèi)容PROFIBUSPA通信信圓圓卡卡PROFIBUSPA軟件件開開發(fā)發(fā)包包技術術支支持持PROFIBUSPA產(chǎn)品品開開發(fā)發(fā)流流程程--PA開發(fā)發(fā)工工具具包包PA通信信圓圓卡卡符合合IEC61158-2物理理層層標標準準，，通通過過物物理理層層認認證證測測試試通過過EMC測試試認認證證：：符符合合GB/T17626要求求通過過FISCO本質(zhì)質(zhì)安安全全認認證證總線線供供電電：：9～32VDC電流流消消耗耗：：≤≤14mA外設設通通信信接接口口：：UART串口口可提提供供6mA/3.3V穩(wěn)壓壓電電源源（（或或根根據(jù)據(jù)用用戶戶要要求求訂訂制制）），，供供儀儀表表卡卡使使用用工作作溫溫度度：：-40~85℃℃PROFIBUSPA產(chǎn)品品開開發(fā)發(fā)流流程程--PA開發(fā)發(fā)工工具具包包PA通信信圓圓卡卡（（續(xù)續(xù)））AT91SAM7SE512ARM7處理理器器，，集集成成512KFlash，32KRAM。圓卡卡集集成成512K靜態(tài)態(tài)RAM。圓卡卡集集成成32KEEPROM。下載載不不同同的的固固件件，，圓圓卡卡可可以以實實現(xiàn)現(xiàn)PROFIBUSPA和FFH1通信信協(xié)協(xié)議議。。PROFIBUSPA產(chǎn)品品開開發(fā)發(fā)流流程程--PA開發(fā)發(fā)工工具具包包PROFIBUSPA軟件開發(fā)發(fā)包基于FF/PA圓卡硬件件平臺和和NucleusPlus嵌入式實實時操作作系統(tǒng)。。將PA通信協(xié)議議和功能能塊管理理封裝成成PAShell庫，開放放標準功功能塊程程序代碼碼。開發(fā)人員只要簡單單地設置置一些參參數(shù)即可可構建一一個完整整的PA通信協(xié)議議棧。提供EDD和GSD文件模板板。用戶接口口應用程程序開發(fā)發(fā)模板。。提供基于于ARM的驅(qū)動程程序源碼碼，串口口通信源源碼等。。PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)發(fā)流程--PA開發(fā)工具具包PROFIBUSPA軟件開發(fā)發(fā)包-軟件結構構圖PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)發(fā)流程--PA開發(fā)工具具包PROFIBUSPA軟件開發(fā)發(fā)包-軟件開發(fā)發(fā)流程PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)發(fā)流程--PA開發(fā)工具具包PROFIBUSPA軟件開發(fā)發(fā)包-功能塊注注冊PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)發(fā)流程--PA開發(fā)工具具包PROFIBUSPA軟件開發(fā)發(fā)包-DP接口功能能實現(xiàn)PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)發(fā)流程--PA開發(fā)工具具包PROFIBUSPA軟件開發(fā)發(fā)包-EDD&GSD開發(fā)PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)發(fā)流程--PA開發(fā)工具具包PROFIBUSPA軟件開發(fā)發(fā)包-固件啟動動過程PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)發(fā)流程--PA開發(fā)工具具包技術服務務為期一周周的