,工业控制网络技术,第四章,现场总线及其应用,现场总线概述,PROFIBUS,介绍,S7,系列,PLC,的,DP,应用,机械工业出版社,第三方通信,自由第二层,FDL,通信,特殊环境下的现场总线,单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,工业控制网络技术,第四章 现场总线及其应用,工业控制网络技术第四章 现场总线及其应用,现场总线的发展历程,现场总线概述,20,世纪,60,年代，人们利用微处理器和一些外围电路构成了数字式仪表取代模拟仪表，提高了系统的控制精度和灵活性，在多回路的巡回采样和控制中表现了传统模拟仪表无法比拟的优越性。,20,世纪,80,年代，随着工业控制系统的日益复杂，用单片机作为前置机的分层控制系统开始出现。由单片机对现场设备进行过程控制，由中小型计算机对生产工作进行集中管理，实现了控制功能和管理功能的分离。,20,世纪,90,年代以后，随着工业控制系统的进一步扩大和芯片性价比的进一步提高，前置机被压缩进了现场设备之中形成了智能仪表，而中控计算机由于分布计算省去很多控制工作而有能力管理更多的节点。,现场总线的发展历程现场总线概述20世纪60年代，人们利用微处,现场总线的特点,现场总线概述,1,开放性。现场总线的开放性有几层含义。一是指相关标准的一致性和公开性，开放的标准有利于不同厂家设备之间的互连与替换。二是系统集成的透明性和开放性，用户进行系统设计、集成和重构的能力大大提高。三是产品竞争的公正性和公开性，用户可按自己的需要和评价，选用不同供应商的产品组成大小随意的系统。,2,交互性。现场总线设备的交互性一是指上层网络与现场设备之间具有相互沟通的能力。二是指现场设备之间具有相互沟通的能力，也就是具有互操作性。三是指不同厂家的同类设备可以相互替换，也就是具有互换性。,3,自治性。由于智能仪表将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能下载到现场设备中完成，因此一台单独的现场设备即具有自动控制的基本功能，可以随时诊断自己的运行状况，实现功能的自治。,4,适应性。安装在工业生产第一线的现场总线是专为恶劣环境而设计的，对现场环境具有很强的适应性。具有防电、防磁、防潮和较强的抗干扰能力，可满足本质安全防爆要求，可支持多种通讯媒体如双绞线，同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等。,现场总线的特点现场总线概述1开放性。现场总线的开放性有几层,PROFIBUS,网络组成,PROFIBUS,介绍,名,称,PROFIBUS-FMS,PROFIBUS-DP,PROFIBUS-PA,用,途,通用目的自动化,工厂自动化,过程自动化,目,的,通用,快速,面向应用,特,点,大范围连网通信,多主通信,即插即用,高效、廉价,总线供电,本质安全,传输介质,RS485,或 光纤,RS485,或 光纤,IEC 1158-2,PROFIBUS网络组成PROFIBUS介绍名 称PR,PROFIBUS,层级构成,PROFIBUS,介绍,PROFIBUS层级构成PROFIBUS介绍,PROFIBUS,网络协议,PROFIBUS,介绍,1,DP,协议：,PROFIBUS-DP,协议采用主从通信方式，主要实现主站（控制器）与从站（现场设备，包含智能传感、执行机构，分布式,I/O,等），但主站之间不能直接通信。,2,PA,协议：,主要用于过程控制系统的现场总线通信，逻辑协议与,DP,相同、但物理层采用,IEC1131-1,作为通信介质，支持现场设备总线供电，如果安装防爆栅则可用于本质安全系统。,3,FMS,协议：,采用数据报文作为协议数据单元（,PDU,），可以实现,PLC,与,PLC,之间的主主通信，主要用于车间级通信，但用于海量数据通信时效率低下，随着工业以太网的发展已经逐渐被淘汰。,4,FDL,协议：,自由第二层（数据链路层）通信协议，协议数据单元（,PDU,）为数据帧，通用,DP,通信模块,CP342-5,（用于,S7-300,）及,CP442-5,（用于,S7-400,）支持该协议，可以实现简单的主主通信。,5,S7,协议：,建立在,MPI,、,PROFIBUS,及工业以太网之上的综合通信协议，主要实现,S7-400,之间、,S7-400,与,S7-300,及,PLC,与上位机之间的通信，但由于系统资源问题，,S7-300,之间无法使用该协议进行主主通信。,PROFIBUS网络协议PROFIBUS介绍1DP协议：,PLC,作为主站连接,ET-200,S7,系列,PLC,的,DP,应用,网络配置,创建项目,PLC作为主站连接ET-200S7系列PLC的DP应用网络配,PLC,作为主站连接,ET-200,S7,系列,PLC,的,DP,应用,添加,CPU,模块、设置,DP,口参数、创建,DP,子网,PLC作为主站连接ET-200S7系列PLC的DP应用添加C,PLC,作为主站连接,ET-200,S7,系列,PLC,的,DP,应用,添加从站,DP,接口,PLC作为主站连接ET-200S7系列PLC的DP应用添加从,PLC,作为主站连接,ET-200,S7,系列,PLC,的,DP,应用,设置从站,DP,地址,PLC作为主站连接ET-200S7系列PLC的DP应用设置从,PLC,作为主站连接,ET-200,S7,系列,PLC,的,DP,应用,在从站上添加,I/O,模块并设置,I/O,地址,PLC作为主站连接ET-200S7系列PLC的DP应用在从站,CP342-5,作为主站连接,ET-200,S7,系列,PLC,的,DP,应用,网络配置,创建项目,CP342-5作为主站连接ET-200S7系列PLC的DP应,CP342-5,作为主站连接,ET-200,S7,系列,PLC,的,DP,应用,设置,CP342-5,网络地址及操作模式,CP342-5作为主站连接ET-200S7系列PLC的DP应,CP342-5,作为主站连接,ET-200,S7,系列,PLC,的,DP,应用,添加,ET-200,并设置地址,在,OB1,中调用,FC1,、,FC2,建立通信区,CP342-5作为主站连接ET-200S7系列PLC的DP应,CP342-5,作为从站通信,S7,系列,PLC,的,DP,应用,网络配置,建立项目,CP342-5作为从站通信S7系列PLC的DP应用网络配置建,CP342-5,作为从站通信,S7,系列,PLC,的,DP,应用,在项目中插入从站并组态,CP342-5,模块，将模式设为,slave,CP342-5作为从站通信S7系列PLC的DP应用在项目中插,CP342-5,作为从站通信,S7,系列,PLC,的,DP,应用,建立主站，将建好的从站连接到主站,CP342-5作为从站通信S7系列PLC的DP应用建立主站，,CP342-5,作为从站通信,S7,系列,PLC,的,DP,应用,设置主站与从站的通信接口区,CP342-5作为从站通信S7系列PLC的DP应用设置主站与,CP342-5,作为从站通信,S7,系列,PLC,的,DP,应用,在,OB1,中编写程序建立通信,CP342-5作为从站通信S7系列PLC的DP应用在OB1中,S7-300,与,EM277,通信,第三方通信,在项目中添加,S7-300,作为主站,S7-300与EM277通信第三方通信在项目中添加S7-30,S7-300,与,EM277,通信,第三方通信,硬件组态中导入第三方设备的,GSD,文件,S7-300与EM277通信第三方通信硬件组态中导入第三方设,S7-300,与,EM277,通信,第三方通信,在,DP,子网中加入,EM277,并选择通信方式,S7-300与EM277通信第三方通信在DP子网中加入EM2,S7-300,与,EM277,通信,第三方通信,在模块,EM277,的,PROFIBUS,属性中设置其,DP,地址,S7-300与EM277通信第三方通信在模块EM277的PR,S7-300,与,EM277,通信,第三方通信,通过模块上的拨码开关确定,EM277,的地址,S7-300与EM277通信第三方通信通过模块上的拨码开关确,S7-300,与,EM277,通信,第三方通信,在双方编程软件中监控通信情况,主站（,S7-300,）,从站（,S7-200,）,S7-300与EM277通信第三方通信在双方编程软件中监控通,FDL,通信（双方采用,CP342-5,）,创建项目，,CP342-5,模块选择,NO DP,操作模式,自由第二层,FDL,通信,FDL通信（双方采用CP342-5）创建项目，CP342-5,FDL,通信（双方采用,CP342-5,）,打开网络配置，将,PLC,接入网络并插入新连接,自由第二层,FDL,通信,FDL通信（双方采用CP342-5）打开网络配置，将PLC接,FDL,通信（双方采用,CP342-5,）,选择通信对象、通信协议并确定编程参数,自由第二层,FDL,通信,FDL通信（双方采用CP342-5）选择通信对象、通信协议并,FDL,通信（双方采用,CP342-5,）,选择通信对象、通信协议并确定编程参数,自由第二层,FDL,通信,注意：,因为本例中两个站分属不同项目，因此选择,Unspecified,FDL通信（双方采用CP342-5）选择通信对象、通信协议并,FDL,通信（双方采用,CP342-5,）,选择,Free Layer2,选项并确定地址及,LSAP,自由第二层,FDL,通信,FDL通信（双方采用CP342-5）选择Free Layer,FDL,通信（双方采用,CP342-5,）,组态,2,号站的,FDL,连接,自由第二层,FDL,通信,FDL通信（双方采用CP342-5）组态2号站的FDL连接自,FDL,通信（双方采用,CP342-5,）,在两个项目中分别编写通信程序,自由第二层,FDL,通信,FDL通信（双方采用CP342-5）在两个项目中分别编写通信,S7-400,冗余系统,系统构成,特殊环境下的现场总线,S7-400冗余系统系统构成特殊环境下的现场总线,S7-400,冗余系统,创建项目（选择,H,站而不是,400,站），添加机架,特殊环境下的现场总线,S7-400冗余系统创建项目（选择H站而不是400站），添加,S7-400,冗余系统,在机架上添加,CPU,模块和以太网模块,特殊环境下的现场总线,S7-400冗余系统在机架上添加CPU模块和以太网模块特殊环,S7-400,冗余系统,通过复制粘贴增加一个机架,特殊环境下的现场总线,S7-400冗余系统通过复制粘贴增加一个机架特殊环境下的现场,S7-400,冗余系统,设置,CPU,中的冗余参数,特殊环境下的现场总线,S7-400冗余系统设置CPU中的冗余参数特殊环境下的现场总,S7-400,冗余系统,配置,ET-200,特殊环境下的现场总线,S7-400冗余系统配置ET-200特殊环境下的现场总线,S7-400,冗余系统,配置,Y-Link,耦合器,特殊环境下的现场总线,S7-400冗余系统配置Y-Link耦合器特殊环境下的现场总,运动控制系统,创建项目，调整,MPI,通信速率,特殊环境下的现场总线,运动控制系统创建项目，调整MPI通信速率特殊环境下的现场总线,运动控制系统,创建项目，调整,MPI,通信速率,特殊环境下的现场总线,运动控制系统创建项目，调整MPI通信速率特殊环境下的现场总线,运动控制系统,设置,PROFIBUS-DP,属性,特殊环境下的现场总线,运动控制系统设置PROFIBUS-DP属性特殊环境下的现场总,运动控制系统,在子网上加入运动控制器,特殊环境下的现场总线,运动控制系统在子网上加入运动控制器特殊环境下的现场总线,运动控制系统,设置轴参数和时钟同步,特殊环境下的现场总线,运动控制系统设置轴参数和时钟同步特殊环境下的现场总线,运动控制系统,下载组态参数,特殊环境下的现场总线,运动控制系统下载组态参数特殊环境下的现场总线,运动控制系统,激活工艺参数,特殊环境下的现场总线,运动控制系统激活工艺参数特殊环境下的现场总线,