1、培訓(xùn)內(nèi)容：西門子ProfiBus PA-DP總線設(shè)備和應(yīng)用程序，演示者：王新河1860121100，第一章現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)配置和理解，1.1，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是從80年代中期開始開發(fā)的?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)幾十年來廣泛應(yīng)用于汽車、造紙、纖維、煙草、機(jī)械、石化、電力、建筑自動(dòng)化等各種控制領(lǐng)域。現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)因其巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)被認(rèn)為是工業(yè)控制發(fā)展的必然趨勢(shì)，將逐步取代傳統(tǒng)的PLC點(diǎn)對(duì)點(diǎn)布線控制方法。現(xiàn)場(chǎng)總線是一種串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信鏈路，用于在生產(chǎn)過程領(lǐng)域的基本控制設(shè)備(即現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備)之間和更高級(jí)自動(dòng)控制領(lǐng)域的自動(dòng)控制設(shè)備(即現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備)之間傳遞聯(lián)系?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的PLC點(diǎn)

2、對(duì)點(diǎn)控制方法相比具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。第一，具有高性價(jià)比。系統(tǒng)整合成本及時(shí)性安裝成本降低40%。導(dǎo)線，連接附件大幅減少。通過將數(shù)百甚至數(shù)千條控制電纜減少到一條總線電纜，可以大大減少電纜終端、電纜托盤等附件。設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維護(hù)成本大大減少，維護(hù)和改造所需的停機(jī)時(shí)間減少了60%。原來繁瑣的原理圖、布線圖設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單易行?？焖俜奖愕匕惭b標(biāo)準(zhǔn)連接器，大大減少人力、物力。強(qiáng)大的故障診斷功能，使系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)變得輕松愉快。第二，系統(tǒng)性能大幅提高，控制系統(tǒng)的等級(jí)提高了一個(gè)等級(jí)，提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸、快速的數(shù)據(jù)響應(yīng)和強(qiáng)大的抗干擾能力。許多總線對(duì)通信媒體、信息檢查、信息錯(cuò)誤更正、重復(fù)地址檢測(cè)等有嚴(yán)格的規(guī)定，

3、確?？偩€通信快速、完整。自動(dòng)診斷，顯示錯(cuò)誤位置。診斷包括總線節(jié)點(diǎn)的通信故障、電源故障，以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和連接器的斷路、短路故障，以快速查找系統(tǒng)中的各種故障位置和狀態(tài)。利用數(shù)字信號(hào)通信，有效提高系統(tǒng)的測(cè)控精度。將各種開關(guān)、模擬信號(hào)接近切換為數(shù)字信號(hào)，防止信號(hào)衰減和變形。許多總線節(jié)點(diǎn)都具有防水、防塵、防震的IP67保護(hù)級(jí)別?？梢灾苯影惭b在工業(yè)設(shè)備上，現(xiàn)場(chǎng)接線盒大幅減少，使系統(tǒng)美觀實(shí)用。必需的安全總線。直接安裝在石油和化學(xué)等危險(xiǎn)的防爆場(chǎng)所，更適合降低系統(tǒng)危險(xiǎn)的可能性。1.2現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)和應(yīng)用程序，現(xiàn)場(chǎng)總線開發(fā)初期，每個(gè)公司都有AB的DeviceNet，TURCK的Sensoplex，Honeywel

4、l的SDS，Phoenix的InterBus-S，Seriplex，ASI經(jīng)過十幾年的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議逐漸統(tǒng)一，用于制造業(yè)自動(dòng)化的devicen在北美和日本比較普遍，PROFIBUS-DP在歐洲更常用。為了實(shí)現(xiàn)流程自動(dòng)化，PROFIBUS-PA和Foundation Fieldbus占據(jù)了大部分市場(chǎng)。其他總線協(xié)議(如ASI、InterBus-S和Sensoplex)在特定領(lǐng)域也有一些市場(chǎng)，下面介紹了每個(gè)總線的一些特性。1 .PROFIBUS總線。PROFIBUS 1987年德國科技部匯集了13家公司和5家研究機(jī)構(gòu)的力量，根據(jù)ISO/OSI參考模式開發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)總線獲得了德國國家標(biāo)準(zhǔn)。最近在歐洲通

5、過投票成為歐洲的標(biāo)準(zhǔn)EN50170。主要由具有400多名公司成員的PROFIBUS user organization(PNO)管理。PROFIBUS包括三個(gè)主要的制造自動(dòng)化應(yīng)用程序PROFIBUS-FMS和PROFIBUS-DP，每秒傳輸12兆位作為滿足用戶快速通信的最佳方案。發(fā)現(xiàn)1000個(gè)I/o點(diǎn)需要不到1毫秒的時(shí)間。PROFIBUS在全球標(biāo)準(zhǔn)上運(yùn)行了1000，000多臺(tái)設(shè)備，引入了600多家成員公司和1100多種PROFIBUS產(chǎn)品，取得了巨大成功。，2 .DeviceNet總線DeviceNet是連接自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中廣泛工業(yè)設(shè)備的低成本總線。在制造業(yè)領(lǐng)域，設(shè)備網(wǎng)遍布全球，尤其是北美和日

6、本。最初是AB公司的設(shè)計(jì)，現(xiàn)在已成為開放式現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，管理組織ODVA由世界各地多家公司組成，提供設(shè)備網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，支持進(jìn)一步開發(fā)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)規(guī)格。DeviceNet可以降低設(shè)備安裝成本和時(shí)間。控制系統(tǒng)中的近接開關(guān)、光電開關(guān)和閥門可以通過電纜、插件、工作站等產(chǎn)品進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。DeviceNet與PROFIBUS-DP相比具有更強(qiáng)的通信功能，除了主從機(jī)制外，還支持多種可以更靈活地應(yīng)用于控制系統(tǒng)的通信方法。3 .foundation field bus foundation field bus旨在實(shí)現(xiàn)流程自動(dòng)化，通過數(shù)字、串行和雙向通信方式連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備?；A(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)總線通信不是簡(jiǎn)單的數(shù)字4-20mA信號(hào)，

7、而是使用復(fù)雜的通信協(xié)議連接現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備，通過該設(shè)備可以運(yùn)行簡(jiǎn)單的閉環(huán)算法(如PID)。一個(gè)通信段可以配置32個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，通信速度為每秒31個(gè)。25kb，每段最大距離為1900米。4 .sensorplex 2 sensorplex 2是旨在將TURCK應(yīng)用于重工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)，sensorplex 2與其他現(xiàn)場(chǎng)總線相比，具有更強(qiáng)的抗干擾能力，能夠使用高級(jí)頻偏技術(shù)進(jìn)行通信，并且容易引起通信故障。廣泛應(yīng)用于世界主要汽車工廠。單根電纜通信、供電、固定波特率為188K、使用中繼器的最大傳輸距離為400米、可訪問512個(gè)I/O點(diǎn)，并通過主服務(wù)器實(shí)現(xiàn)PROFIBUS和DeviceNet、Modbus

8、plus、Siemens S5/S7、modicon、gec、ab PLC，5 .AS-i總線AS-i表示執(zhí)行器、傳感器接口。使用兩條直線傳輸數(shù)據(jù)和電源以進(jìn)行設(shè)置和輸入。線圈輸出等需要使用額外的2芯電纜供電。AS-i與其他工業(yè)總線不同，它使用扁平電纜通信將連接齒包括在電纜中。您還可以使用現(xiàn)有的IP67/、NEMA 6 European連接器。AS-i系統(tǒng)包括一個(gè)主接口，具有電源，最多31個(gè)子工作站。系統(tǒng)總長度不能超過100米，但沒有分支規(guī)則或終端，可以自由部署。AS-i適用于不需要昂貴總線的小型網(wǎng)絡(luò)。如果需要簡(jiǎn)單的主服務(wù)器將分布式信息和I/O設(shè)備連接到總線，而數(shù)據(jù)不太重要，則AS-i是最經(jīng)濟(jì)高

9、效的方案。6 .Interbus_S總線Interbus_S網(wǎng)絡(luò)易于安裝和配置。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)類似于簡(jiǎn)單的移位寄存器，當(dāng)位流通過節(jié)點(diǎn)時(shí)會(huì)反轉(zhuǎn)。Interbus_S啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)并自動(dòng)配置，不需要節(jié)點(diǎn)地址。使用一條電纜符合IEEE802.5令牌環(huán)規(guī)定。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中安裝多達(dá)64臺(tái)裝置，速度高達(dá)500KB/S，距離高達(dá)25600米，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間的距離為400米。7 .Seriplex總線Seriplex總線是相對(duì)較舊的開放總線，使用5線、數(shù)據(jù)線、時(shí)鐘線、網(wǎng)線和2條電源線。輸出通常使用第二個(gè)電源。操作模式1允許系統(tǒng)在沒有主節(jié)點(diǎn)的高速遠(yuǎn)距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行。輸出節(jié)點(diǎn)可以映射輸入節(jié)點(diǎn)并簡(jiǎn)單地編程。第2章，國際化、

10、開放、不依賴設(shè)備制造商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。廣泛應(yīng)用于制造自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和其他領(lǐng)域自動(dòng)化，如建筑物、交通、電力等。適用于連續(xù)生產(chǎn)工藝，如機(jī)械設(shè)備制造工藝和石化工藝。截至2006年初，PROFIBUS的全球安裝節(jié)點(diǎn)已超過1500萬個(gè)。Profibus由三部分組成：Profibus-DP、FMS和PA。DP用于在適用于加工自動(dòng)化領(lǐng)域的分布式設(shè)備之間進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸。FMS適用于光纖、建筑物自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開關(guān)等。PA流程自動(dòng)化使用的總線類型，符合IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)。下圖顯示了典型的PROFIBUS結(jié)構(gòu)、2.1、主要設(shè)備和功能，以及典型的總線控制系統(tǒng)主要設(shè)

11、備(設(shè)備)和功能：1 ET200s分布式I/O，Siemens ET200S:可以將常規(guī)信號(hào)轉(zhuǎn)換為總線信號(hào)并用作DP從屬設(shè)備。一個(gè)電源模塊、一個(gè)CPU接口模塊、一個(gè)雙線電流輸入模塊和一個(gè)雙線電壓輸出模塊。2 S7-200PLC-DP通信模塊Siemens EM277；Emc277-200 CPU可以通過EM277PROFIBUS-DP擴(kuò)展從模塊連接到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)。EM277通過IO串行總線連接到S7-200CPU。PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)通過DP通信端口連接到EM277模塊，該模塊可以運(yùn)行9600bps和12Mbps之間的所有PROFIBUS波特率。Emc277在主體站點(diǎn)接受多個(gè)不同

12、的配置，并將不同數(shù)量的數(shù)據(jù)發(fā)送到主體站點(diǎn)。emc277可以讀取和寫入S7-200CPU中定義的塊，所有類型的數(shù)據(jù)都可以與主工作站交換。3 DP總線通信卡西門子CP5611PCI卡；CP5611卡是西門子控制系統(tǒng)中最常用的PROFIBUS DP總線接口卡，廣泛用于典型系統(tǒng)集成，通過添加完整DP總線體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)提供主控制系統(tǒng)?？梢詾镾7-200從屬系統(tǒng)和遠(yuǎn)程I/O從屬系統(tǒng)提供主訪問系統(tǒng)。4總線連接器Siemens總線連接器連接Profibus工作站和Profibus電纜之間的信號(hào)傳輸具有內(nèi)置終端電阻。連接器的設(shè)計(jì)充分考慮了水平電纜入口，減輕了拉伸問題，并能抵抗內(nèi)部接地金屬板材的有效EMC干擾。使用

13、方便，直接將總線連接器插入Profibus主/從屬連接器?？偩€電纜通過螺釘固定接入即可。Profibus DP電纜使用實(shí)心裸銅導(dǎo)體作為芯線，加厚鋁箔，加密裸金屬編織層，屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽。紫色PVC護(hù)套。信號(hào)傳輸性能好。5智能壓力變送器西門子智能壓力變送器，型號(hào)7mf 40341ba003b提供壓力變送器PA信號(hào)。發(fā)射器具有符合iec 6158-2和EN 50170的總線連接和防爆本質(zhì)安全變送器設(shè)計(jì)，在存在爆炸危險(xiǎn)的情況下，可以安裝的確認(rèn)證書確認(rèn)符合歐洲指令(CENELEC)數(shù)據(jù)傳輸和輔助電源(9至32 V)。通過總線連接在一起的連接是極性和出錯(cuò)時(shí)固定總線電流極限觸點(diǎn)間距(測(cè)試電壓500 V交流

14、)本質(zhì)上安全的防火版本。用于突發(fā)保護(hù)的目的(Ex活動(dòng))可以通過PROFIBUS-PA(摘要版本3.0，b類)進(jìn)行通信，發(fā)射器可以使用三個(gè)按鈕在本地參數(shù)化，也可以在外部通過SIMATIC PDM進(jìn)行。6智能溫度變送器西門子智能溫度模型7 ng 3230 nn 00提供溫度變送器PA信號(hào)。SITRANS TH400溫度發(fā)射器是安裝在b型接線盒中的小型現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)射器。其功能很廣泛，能準(zhǔn)確地適應(yīng)設(shè)備的需要。設(shè)置選項(xiàng)很多，但操作很簡(jiǎn)單。采用多功能設(shè)計(jì)，可應(yīng)用于多種行業(yè)領(lǐng)域，易于集成到全集自動(dòng)化應(yīng)用程序中。SITRANS TH400安裝在溫度傳感器上，作為完整的總線測(cè)量點(diǎn)，并創(chuàng)建小型單個(gè)設(shè)備。7智能氣動(dòng)調(diào)

15、節(jié)閥定位器西門子智能氣動(dòng)閥門定位器SIPART PS2，型號(hào)6DR5510-0NG11-0AA1。西門子智能氣動(dòng)閥門定位器用于控制端子控制元素，例如氣動(dòng)直線行程或角度行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電氣定位器將終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)到與設(shè)定點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的閥位置。其他輸入功能可用于鎖定閥門位置或?qū)㈤y門驅(qū)動(dòng)到安全位置，為了實(shí)現(xiàn)此功能，產(chǎn)品中集成了一個(gè)數(shù)字輸入通道作為標(biāo)準(zhǔn)配置。8變頻器PROFIBUS模板要連接到PROFIBUS系統(tǒng)，必須使用PROFIBUS模板。此模板安裝在變頻器前端，通過RS485串行接口與變頻器通信。在PROFIBUS模板的底板上安裝9針“d”插頭/薄板(PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)的要求)。PROFIBUS系統(tǒng)

16、以類似于USS的方式控制和監(jiān)視變頻器。PROFIBUS協(xié)議比USS協(xié)議復(fù)雜，但是使用專用軟件開發(fā)控制程序也是最好的方法。，9 DP/PA耦合器DP/PA耦合器是PROFIBUS DP和PROFIBUS PA之間的物理連接器。您可以獨(dú)立地通過PROFIBUS DP尋址PA現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。不需要其他組件。DP/PA耦合器還用于DP/PA連接器中更高級(jí)的耦合操作。DP/PA耦合器fdc1157-0 (FDC為“現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備耦合器”)訂單號(hào)為6ES7157-0AC83-0XA0:或157-0，訂單號(hào)為6ES7157-0AC82-0XA0與DP從屬(DP從屬)一樣，具有PROFIBUS-DP診斷功能。d典型的集成

17、連接如圖所示。10，相關(guān)名詞解釋(1)在字段層實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)腜rofibus-DP Profibus-DP是什么？PLC、DCS等中央處理器通過高速串行電纜與分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(i/0、驅(qū)動(dòng)器、閥門等)通信，速度最高可達(dá)12Mbps。(2) Profibus-PA Profibus-PA適用于Profibus流程自動(dòng)化。主要特征是安全性、32.15Kbps的通信速度、PA可以將自動(dòng)化系統(tǒng)和流程控制系統(tǒng)與壓力、溫度和電平變送器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接起來，并替代4-20mA的模擬技術(shù)。(3)什么Profibus-FMS Profibus-FMS旨在解決車間監(jiān)控級(jí)別的通信任務(wù)，以提供大量通信服務(wù)。PLC、PC等可編程控制器之間需要比現(xiàn)場(chǎng)層更多的數(shù)據(jù)傳輸量，用于完成中等傳輸速率的循環(huán)和非循環(huán)通信操作，但實(shí)時(shí)通信要求低于現(xiàn)場(chǎng)層。但是現(xiàn)在很少使用。第三章：實(shí)現(xiàn)變頻器總線控制系統(tǒng)，變頻器PROFIBUS-DP設(shè)備整體結(jié)構(gòu)PROFIBUS DP控制網(wǎng)絡(luò)圖。DP設(shè)備包括ET200S，操作器包括變頻器。1.通過新項(xiàng)目Insert Station Simatic PC Station插入SIMATIC 300工作站。圖：創(chuàng)建3.1 STEP7程序，2 .打開“硬件配置