工业控制网络技术基础PROFIBUS_总线概念、设计与安装

1、 ABB Group April 5, 2022 | Slide 1PROFIBUS 总线概念、设计与安装PROFIBUS ABB Group April 5, 2022 | Slide 2本课件包括以下本课件包括以下内容：内容：n PROFIBUS 概述总貌总貌n PROFIBUS DP布线与安装布线与安装n PROFIBUS PA 电源与电缆长度计算电源与电缆长度计算主要内容PROFIBUS PROFIBUS 概述概述PROFIBUS DPPROFIBUS PA PROFIBUS ABB Group April 5, 2022 | Slide 3用一根串行的数字总线替代传统的并行用一根串行

2、的数字总线替代传统的并行24V 信号信号(P81) 和和 4.20 mA 模拟信号模拟信号通过一根双芯屏蔽电缆连接中央控制器和现场设备通过一根双芯屏蔽电缆连接中央控制器和现场设备同样适用于防爆环境和有安全要求的应用同样适用于防爆环境和有安全要求的应用： 一个系统适合于不同的应用一个系统适合于不同的应用数据和电源通过同一根电缆传输（数据和电源通过同一根电缆传输（PA） 对于所有的设备，只需要一个通用的组态和工程工具对于所有的设备，只需要一个通用的组态和工程工具 连接不同厂商的设备连接不同厂商的设备 开放的、不依赖于厂商的现场总线，开放的、不依赖于厂商的现场总线， 并符合并符合IEC 61158国

3、际标准国际标准 PROFIBUS PROFIBUS PROFIBUS 概述概述PROFIBUS DPPROFIBUS PA PROFIBUS ABB Group April 5, 2022 | Slide 4PROFIBUS-DP 定义三种设备类型定义三种设备类型+DP-1类主设备类主设备 (DPM1)中央控制器中央控制器, 它与分散的它与分散的 I/O 设备设备 (DP-从从) 交换数据交换数据允许若干个允许若干个DPM1，典型的设备是，典型的设备是 PLC, PC+DP-2 类主设备类主设备 (DPM2)组态、监视或工程工具，它被用来设定网络或组态、监视或工程工具，它被用来设定网络或参数监

4、视参数监视 DP-从设备从设备+DP-从设备从设备直接连接直接连接 I/O 信号的外围设备信号的外围设备典型的设备是输入、输出、驱动器、阀、操作典型的设备是输入、输出、驱动器、阀、操作 面板等等面板等等PROFIBUS 设备类型PROFIBUS PROFIBUS 概述概述PROFIBUS DPPROFIBUS PA PROFIBUS ABB Group April 5, 2022 | Slide 5 带分支的总线带分支的总线 （T型头）型头）PROFIBUS DP操作员站Ethernet TCP/IP控制器PROFIBUS Master Class 1 & 2带分支的总线带分支的总线

5、（T型头）型头）R树型树型R菊花链菊花链PROFIBUS PAPROFIBUS拓扑结构PROFIBUS 总线包括主站控制的总线包括主站控制的所有所有PA 和和 DP 段，可寻址段，可寻址125 个站个站.PROFIBUS 段有设备数量、段有设备数量、段的长度、终端等限制段的长度、终端等限制PROFIBUS PROFIBUS 概述概述PROFIBUS DPPROFIBUS PA PROFIBUS ABB Group April 5, 2022 | Slide 6PROFIBUS PAEthernet/TCP-IPMBP-IS / IEC 61158-2EIA-485 / 光纤光纤PROFIBUS

6、 DP1&2 类主站2 类主站PSPSPSPSRequest2-10Response10-217.375 Good2Request2-7Response7-25.865 GoodRequest2-5Request2-5Response5-217.375 GoodResponse5-217.375 Good71012530设置参数设置参数TB; Nr. 18; 20.60-100OK. Success10-0主站 / 从站周期性通讯客户端 / 服务器非周期性通讯PROFIBUS 通讯PROFIBUS PROFIBUS 概述概述PROFIBUS DPPROFIBUS PA PROFIBUS

7、 ABB Group April 5, 2022 | Slide 7PROFIBUS 通讯方式和应用程序PROFIBUS PAEthernet/TCP-IPMBP-IS / IEC 61158-2EIA-485 / FibrePROFIBUS DP1&2 主站MasterClass 2PSPSPSPS主站依次向所有从站发送查询报文主站依次向所有从站发送查询报文应用控制程序在控制器中执行应用控制程序在控制器中执行PROFIBUS PROFIBUS 概述概述PROFIBUS DPPROFIBUS PA PROFIBUS ABB Group April 5, 2022 | Slide 8PR

8、OFIBUS DP布线与安装PROFIBUS DP物理层物理层EIA485RTTTTPROFIBUS PROFIBUS 概述概述PROFIBUS DPPROFIBUS PA PROFIBUS ABB Group April 5, 2022 | Slide 9每段最多每段最多32个设备个设备包括：包括： 主站主站, 从设备从设备, 工作终端工作终端, 耦合器耦合器 和和中继器中继器 - 总线负荷总线负荷 设备设备 单独供电单独供电最多最多4 DP/DP 中继器中继器 (最多最多 5 段段)!PROFIBUS DPSegmentsRTTTT最大设备数 (EIA485 )PROFIBUS PROFI

9、BUS 概述概述PROFIBUS DPPROFIBUS PA PROFIBUS ABB Group April 5, 2022 | Slide 109.619.245.45 93.75 187.5500150030006000 12000kbps并不是所有设备都支持这并不是所有设备都支持这10个传输速率个传输速率 (GSD文件中定义文件中定义了所支持的速率了所支持的速率)PROFIBUS DP 段的最大电缆长度和传输速率有关段的最大电缆长度和传输速率有关避免使用红区中的速率，因为使用这避免使用红区中的速率，因为使用这些速率时信号易受干扰些速率时信号易受干扰过程工业PROFIBUS DP 传输速

10、率 PROFIBUS PROFIBUS 概述概述PROFIBUS DPPROFIBUS PA PROFIBUS ABB Group April 5, 2022 | Slide 11!最大电缆长度 m传输速率 kbps100200400100012009.619.293.75187.545.4550030006000150012000PROFIBUS DP总线总线每段每段的最大长度取决于传输速率的最大长度取决于传输速率 使用阻抗使用阻抗150 的屏蔽双绞线的屏蔽双绞线 并且回并且回路电阻（路电阻（ Loop resistance ） -防护频防护频率率 50 MHz 50 MHz编织护套编织护套

11、- - 防护频防护频率率 50 MHz 0.34 mm 每单位长度的电容每单位长度的电容 最长可扩展到最长可扩展到9500 m.PROFIBUS PA电缆电缆PROFIBUS PROFIBUS 概述概述PROFIBUS DPPROFIBUS PA PROFIBUS ABB Group April 5, 2022 | Slide 27!A-A-线线, , 绿色绿色 (-)(-)B-B-线线, , 红色红色 (+)(+)金属箔片金属箔片 -防护防护频率频率 50 MHz编织护套编织护套- 防护防护频率频率 50 MHz电缆中有电缆中有 A-线线 和和 B-线线 (NDC080)外壳颜色外壳颜色:

12、黑色黑色 (安全区安全区) / 蓝色蓝色 EEx iPROFIBUS PA电缆电缆PROFIBUS PROFIBUS 概述概述PROFIBUS DPPROFIBUS PA PROFIBUS ABB Group April 5, 2022 | Slide 28段中设备数分支最大长度1-1213-1415-1819-2425-321m30m60m90m120m每分支 1 个设备 分支的最大长度由段中的设备数和每个分支中的设备数决定分支的最大长度由段中的设备数和每个分支中的设备数决定 !6-8 devices in segment在危险区域使用总线隔离器可增加分在危险区域使用总线隔离器可增加分支长度

13、、段长度以及段中的设备数支长度、段长度以及段中的设备数!分支电缆长度分支电缆长度PROFIBUS PROFIBUS 概述概述PROFIBUS DPPROFIBUS PA PROFIBUS ABB Group April 5, 2022 | Slide 29!PROFIBUS PA的电源检查包括电压和电流的电源检查包括电压和电流TTF212TF212U = 9.0 VI = 11.8 mAI = 11.8 mAIerr = 3.2 mA265Dx265DxU = 10.2 VU = 10.2 V I = 11.7 mAI = 11.7 mAI Ierrerr = 5.6 mA = 5.6 mAT

14、ZIDCTZIDCU = 9.0 VI = 11.5 mAI = 11.5 mAIerr = 3.5 mA计算并检查计算并检查PA段上的电流消耗段上的电流消耗 ( Iges ):Iges = Idevice + Max(Ierr) = 11.8 + 11.7 + 11.5 + 5.6 = 40.6 mAIges Io (电源电源)检查检查PA段上的电压段上的电压:Max(Udevice) Uo (电源电源) 电源电源Uo = 28 VIo = 500 mAPROFIBUS PA 电源检查电源检查举举 例例PROFIBUS PROFIBUS 概述概述PROFIBUS DPPROFIBUS PA PROFIBUS ABB Group April 5, 2022 | Slide 30!PROFIBUS PA的电缆长度和的电缆长度和PA段上的电压降有关。段上的电压降有关。 TTF212TF212U = 9.0 VI = 11.8 mAIerr = 3.2 mA265Dx265DxU = 10.2 V I = 11.7 mAIerr = 5.6 mATZIDCTZIDCU = 9.0 VI = 11.5 mAIer