PLC和自动化技术中的Profibus协议

二维码 190

Profibus是使用可编程逻辑控制器的过程自动化和传感器网络中使用的行业标准通信总线协议。了解网络如何运作将有利于任何工厂工程师处理PLC问题。

Profibus（来自过程现场总线）是自动化技术中的现场总线通信协议。Profibus将自动化系统和控制器与分布式现场设备（如传感器，执行器和编码器）连接起来。Profibus网络使用单总线电缆交换数据。
Profibus网络的类型

Profibus的两种替代版本通常用于自动化：Profibus DP和Profibus PA。PA和DP包含相同的协议，并且都可以使用耦合器设备进行链接。
Profibus DP（分散式外设）通常用于通过生产自动化现场应用中的可编程逻辑控制器与现场设备（如传感器和执行器）进行数据交换。

Profibus PA（Process Automation）用于通过过程自动化应用中的过程控制系统来连接测量仪器。

Profibus的早期版本是Profibus FMS，用于“现场总线消息规范”。Profibus FMS旨在在可编程控制器和PLC之间进行接口，在它们之间发送复杂的数据信息。
参考标准
Profibus通信在IEC 61158和IEC 61784中规定。这些标准规定了每个设备如何进行通信和描述数据交换安全的细节。
- IEC 61158（用于测量和控制的数字数据通信 - 通信层）
- IEC 61784-1（通信配置文件）
- IEC 61784-2（实时以太网RTE）
- IEC 61784-3（安全通信）
- IEC 61784-4（安全）
- IEC 61784-5（安装）
Profibus协议在行业中的重要性
许多产品，如PLC，驱动器和仪器制造商提供Profibus。优点在于，对于每个应用程序，可以使用一个解决方案，相同的库存和相同的知识部分。Profibus可以与12 Mbps接口，这是自动化领域最快的现场总线。网络工作在主从方案中，其中主机通过其从机的令牌，然后到封闭系统中的下一个站。
简介
配置文件是Profibus针对不同设备和应用程序提供的功能的预定义配置。由于配置文件的互操作性，最终用户可以从不同的供应商交换相同的产品。型材可用于编码器，线性换能器，数控机床，驱动器，PLC，SCADA（监控和数据采集），各种数字仪器等。
Profibus疑难解答
配置和编程软件包需要设置Profibus网络。
诊断故障排除包括过程相关的响应，内置的诊断机制，用于指示SCADA或PLC的故障，以及Profibus接口突破电缆本身。连续监测Profibus通信可以在导致重大生产损失之前确定一些关键问题。来自不同设备的诊断是事件触发的，并生成可记录的报警报告。
通常，工程师需要两个工具来纠正网络中的错误：总线分析器确定协议质量，示波器确认数据通信的信号质量，例如短路，断线，终止错误等。
Profibus电缆短路将断开与主机的数据通信。在这种情况下，该节点上的仪器不会被破坏。可以用示波器检测短路和到故障点的距离。
诊断功能块
功能块能够诊断每个从设备。诊断信息可以存储在数据块中。该数据块还可以显示在SCADA PC上。
诊断中继器
中继器作为网络上的从站，可以将诊断信息与主站相连接。该诊断数据包含各种故障类型，如Profibus电缆断裂，带屏蔽的导体短路，终端电阻断路，节点诊断等。电缆故障的位置和类型可以用文字和图形表示来识别。
电源线干扰
Profibus接口可能受到由Profibus电缆附近的电源线引起的干扰的干扰。维护Profibus和电源线之间至少10厘米的空间。正确的屏蔽也是防止干扰的重要手段。
Profibus网络调试时的重要参数检查表
- Profibus线极性（A =绿色，B =红色）应正确。
- 确保每个段最多32个设备或更少。
- 避免支线。
- 只能使用Profibus电缆和连接器。
- 相对于电缆长度设置足够的波特率。
- 确保正确定义每个节点的地址。
- 保护电缆免受短路和断线。
- 在传输速度较高的情况下，两个设备之间的最小距离应至少为一米。
- 在同一个金属导管内铺设的多条Profibus电缆在涉及EMC时具有良好的行为。
- 一个从设备不能有两个主设备。
其他相关信息
Profibus DP电缆的颜色
通常，Profibus DP标准电缆颜色将是紫色的，但它可以具有另一种颜色 - 例如对于船上使用，它是黑色的，并且对于强大的应用，它是绿色的。
DB9连接器上的引脚配置
- 引脚3 =红色B线数据+（输入/输出）
- 引脚8 =绿色A线数据（输入/输出）
- 连接器的金属外壳=屏蔽
Profibus DP到串行网关
串行网关允许用户与具有Profibus网络的任何串行设备进行通信。它可以支持RS232，RS422和RS485串行格式，无需任何硬件修改。
“GSD”文件的含义
GSD代表“通用站描述”。设备的制造商负责提供GSD文件，描述设备的Profibus功能。在硬件配置期间，需要GSD文件才能使控制器识别设备通过导入GSD文件并同步设备的地址，可以在配置中集成新设备。
DP从站在网络中
总共可以配置124个DP从站进行数据交换。
Profibus网络上的每个设备都应由地址分配。为了指定地址，大多数设备都有旋转开关（十进制或十六进制）或DIP开关。还有一个配置工具用于某些设备来设置地址。
如果从设备出现故障并需要更换相同类型，则主设备将识别已更换设备并使用相同的Profibus地址。
传输速度
1.5 Mbps被广泛使用的默认传输速度。对于长距离电缆，应尽可能降低速度以最小化扰动。
巴士终点站
应终止Profibus电缆端，以停止反射（电缆上的信号共振）。每个段的两端应通过主动终端隔离。通常，Profibus连接器带有内置开关，可以终止。
NetTest分析工具
为了检测Profibus DP段中的错误，NetTest分析工具被广泛用于线分析。提供短路，断线，屏蔽损坏，终止错误，终止激活错误，波特率，主动节点列表，从站信号质量等信息。
“NetTEST II”手持式诊断设备也可在市场上销售。