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PROFIBUS-DP现场总线在液压控制系统中的应用

发布时间:2021-04-28 发布时间:
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1 引言
现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线技术的出现和发展,使得建构一种全数字、全分散、全开放的控制系统成为可能,导致了传统控制系统结构的变革。
现场总线技术仍处在不断的发展中,现在已经出现了许多种现场总线标准,如PROFIBUS、FF、LonWorks、CAN、HART等。各种现场总线各有其特点,应用场合和前景也各不相同,现在仍没有国际统一的现场总线标准。因此,在选择现场总线时,必须综合考虑各方面的因素,使所选择的现场总线既能满足系统的实际需要,又能够符合技术发展的主流。
PROFIBUS是目前世界上应用最为广泛的现场总线技术之一,是德国国家标准DIN 19245和欧洲标准EN 50170的现场总线标准,并在1999年12月成为国际标准IEC 61158的一部分。它包括了波特率可达l2 JI皿 的高速总线豫OFIBUS.DP(H2)和用于过程控制的本安型低速总线PROFIBUS-PA(H1),使其在结构和性能上优越于其他现场总线。与其他现场总线系统相比,PROFIBUS的最大优点是它的普遍性+它广泛应用在加工制造、过程和楼宇自动化等领域,并可同时实现集中控制、分散控制和混合控制3种方式。
PROFIBUS由3个兼容部分组成,即PROFIBUS—DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS.FMS。PROFIBUS—DP是一种高速低成本通信,用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。PROFIBUS-PA专用于过程自动化领域。PROFIBUS—FMS则用于车间级监控网络,其中应用最为广泛的是PROFIBUS—DP。
PROFIBUS—DP是一种高速和便宜的通信连接,它为自动控制系统和设备级分散的I/O之间进行通信使用专门设计。使用PROFIBUS-DP模块可取代24 v或4—20 mA的串联式信号传输。直接数据链路映像(DDLM)提供的用户接口,使得对数据链路层的存取变得简单方便,传输可使用Rs_485传输技术或光纤媒体。将PROFIBUS-DP引人液压控制系统,可以获得较好的开放性、可靠性,具有较高的性能价格比。
2 PROFIBUS—DP的技术特性
2.1 协议结构
PROFIBUS-DP的协议结构符合ISO的开放式系统互连模型,只定义了其中的第1层、第2层和用户接口,第3层到第7层未加描述。这种协议结构确保了数据传输的快速和有效。总线存取协议在第2层即现场总线数据链路层实现,包括主站之间的令牌传递方式和主站和从站之间的主从方式。
2.2 传输技术
PROFIBUS—DP可以采用RS-485或光纤传输技术。当系统运行在电磁干扰很大的环境时使用光纤传输。
RS-485传输技术的基本特征为:
网络拓扑:线性总线,两端带有有源的总线终端电阻。
传输速率:从9.6 Kbps到12 Mbps。
传输介质:带屏蔽的双绞电缆,在抗干扰要求不高时也可取消屏蔽。
插头连接:采用9针D型插头。
站点数:每网段最多32个站,使用中继器可多达127个站。
2.3 系统的配置
PROFIBUS—DP允许构成单主站或多主站系统。系统配置的描述包括:站数、站地址、输入/输出地址、输入/输出数据格式、诊断信息格式以及所使用的总线参数。每个PROFIBUS—DP系统可包括以下3种不同类型的设备:
(1)一类DP主站(DPM1):一类DP主站是中央控制器,在预定的信息周期内与DP从站交换数据,典型的DPM1如PLC或PC。
(2)二类DP主站(DPM2):二类DP主站是编程器、组态设备或操作面板,在DP系统组态操作时作用,完成系统操作和监视目的。
(3)DP从站:DP从站是进行输入和输出信息采集和发送的外围设备(L/O设备、驱动器、HMI、阀门等)。使用PROFIBUS系统,在系统起动之前先要对系统及各站点进行配置和参数化工作。使用基于GSD的组态工具可将不同厂商的设备集成在一个总线系统中 GSD文件是一个用于识别不同PROFIBUS设备的文本文件,它使得DP/PA设备可以被各种组态工具所识别,这也是PROFIBUS开放性的一种体现。



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