ROFIBUS A现场总线技术及产品开发

PROFIBUSPA现场总线

产品开发沈阳中科博微自动化技术有限公司中科院沈阳自动化研究所PROFIBUSPA技术概述PROFIBUSPA产品开发流程PROFIBUSPA产品的测试与认证主要内容PROFIBUSDP技术概述第一部分PROFIBUSDP通信技术PROFIBUSPA设备组态集成技术主要内容1类主站主要是控制器设备，负责和连接在总线上的I/O从站设备进行循环数据通信决定总线通信参数，如波特率，站响应延迟等主站之间轮流持有令牌，永久存在于应用系统中，对系统控制器决定作用2类主站主要是系统诊断工具，和总线上的设备进行非循环数据通信和其他主站轮流持有令牌，但不必永久地存在于系统中，仅在需要时加入系统中PROFIBUS通信技术——概念从站主要作为分散的外围I/O设备被动地响应主站的请求数据不持有总线令牌，不主动发送数据PROFIBUS通信技术——概念PROFIBUS通信技术——站间通信PROFIBUS通信技术——数据帧格式DPPAPROFIBUS通信技术——数据帧格式PROFIBUS通信技术—DPV0循环数据通信MSCY参数数化化阶阶段段，，主主站站通通过过SET_PRM服务务对对从从站站进进行行参参数数化化配配置置组态态检检查查阶阶段段，，主主站站通通过过CHK_CFG服务务使使用用预预设设的的组组态态数数据据和和从从站站的的实实际际组组态态数数据据进进行行比比较较数据据传传输输阶阶段段，，在在参参数数化化和和组组态态检检查查成成功功后后，，主主站站和和从从站站进进入入数数据据交交换换（（DATA_EXCH）状状态态在以以上上三三个个阶阶段段中中，，主主站站可可以以通通过过GET_DIAG和GLB_CMD对从从站站进进行行诊诊断断和和发发送送控控制制命命令令PROFIBUS通信信技技术术—DPV0PROFIBUS通信信技术术—DPV0诊断断数数据据（（GET_DIAG）有的的从从站站只只有有标标准准的的6个字字节节诊诊断断数数据据H-Header,包括括数数据据块块信信息息和和数数据据块块长长度度标准准的的诊诊断断数数据据，，6个字字节节，，包包括括状状态态字字节节，，主主站站地地址址，，设设备备标标识识等等信信息息设备备相相关关诊诊断断数数据据，，设设备备自自身身诊诊断断，，如如设设备备温温度度，，低低压压指指示示数数据据模块相关诊断断数据，与设设备某个物理理模块相关的的诊断信息，，如第8个模块是否有有故障通道相关诊断断数据，与设设备模块某个个通道相关的的诊断信息，，如某个输入入模块的第3个通道短路或或开路PROFIBUS通信技术—DPV0PROFIBUS通信技术—DPV0参数化数据（（SET_PRM）前7个字节数据是是标准的，必必须支持8-10字节数据为DPV1预留PROFIBUS通信技术—DPV0字节描述1Stationstatus，站状态信息2WD-Factor1，看门狗参数13WD-Factor2，看门狗参数24minTSDR，最小站响应延迟5IdentNumber(高字节)，设备标识6IdentNumber(低字节)，设备标识7GroupIdent，组标识标准的参数化化数据PROFIBUS通信技术—DPV0StationStatus看门狗定时器器参数由WD-Factor1和WD-Factor2计算得来，看看门狗超时时时间=WD-Factor1*WD-Factor2*10毫秒minTSDR规定从站在发发送响应数据据之前至少要要等待的时间间，单位是bittime，默认值为11bittimeIdentNumber，设备标识号号，每一种类类型设备都有有唯一的标识识号，通过它它主站可以快快速地识别设设备类型。IdentNumber由PNO统一发放。PROFIBUS通信技术—DPV0PROFIBUS通信技术—DPV0组态数据（CHK_CFG），标准类型型PROFIBUS通信技术—DPV0组态数据（CHK_CFG），自定义类类型PROFIBUS通信技术—DPV1非循环数据通通信MSACPROFIBUS通信技术—DPV1通过非循环读读写服务访问问I/O数据1类主站MSAC1_READMSAC1_WRITE2类主站MSAC2_INITIATEMSAC2_ABORTMSAC2_READMSAC2_WRITEMSAC2_DATA_TRANSPORTPROFIBUS通信技术—DPV1主站的DPV1功能2类主站的DPV1功能被普遍使使用在PROFIBSPA技术和远程I/O技术中PROFIBUSPA是一种应用于于分散式自控控系统和现场场设备之间的的通信系统。。以PROFIBUSDP为基础，增加加了PA行规和相应的的曼彻斯特编编码总线供电电通信技术。。可以满足过程程控制中的特特殊要求，如如总线供电以以及符合本安安要求的介质质传输技术等等。PROFIBUSPA—概念PROFIBUSPAPROFIBUSDPPAProfileMBPMBP-ManchestercodeBusPowerPROFIBUSPA的一些具体通通信设备如下下现场设备和仪仪表链接器便携设备中继器DP/PA耦合器PROFIBUSPA—常见的通信设设备PROFIBUSPA—现场设备模型型典型的PA现场设备模型型应用单元通信控制器编码解码器介质单元PROFIBUSPA—拓扑结构树形结构Controller-控制器PS-电源JB-分配器Coupler-耦合器/链接器T-终端电阻PROFIBUSPA—拓扑结构总线型结构Controller-控制器PS-电源JB-分配器Coupler-耦合器/链接器T-终端电阻PROFIBUSPA—拓扑结构混合型结构Controller-控制器PS-电源JB-分配器Coupler-耦合器/链接器T-终端电阻定义如何将现现场仪表的过过程数据映射射到PROFIBUSDP协议议栈栈中中。。引入入功功能能块块技技术术，，定定义义了了标标准准的的参参数数以以及及功功能能块块和和转转换换块块类类型型。。PA设备备需需要要支支持持DPV0和DPV1功能能。。1类主主站站通通过过循循环环通通信信服服务务和和PA设备备进进行行数数据据交交换换，，实实时时获获取取PA设备备过过程程数数据据。。2类主主站站通通过过非非循循环环服服务务获获取取PA设备备参参数数信信息息，，从从而而实实现现对对PA设备备的的诊诊断断，，校校准准，，线线性性化化等等操操作作。。PROFIBUSPA——PA行规规概概念念PROFIBUSPA——PA行规规文文档档结结构构PROFIBUSPA——PA设备备模模型型GSD文件件是是用用于于对对PROFIBUSDP设备备进进行行组组态态配配置置的的文文本本文文件件大致致分分为为三三个个部部分分一般般规规范范，，包包括括生生产产商商名名称称，，版版本本信信息息，，支支持持的的波波特特率率等等。。与DP主站站有有关关的的规规范范，，如如连连接接从从站站的的最最大大数数目目，，上上载载和和下下载载能能力力等等。。与DP从站站有有关关的的规规范范，，如如输输入入输输出出通通道道的的数数据据和和类类型型，，用用户户扩扩展展的的参参数数化化数数据据和和诊诊断断数数据据等等设备备组组态态集集成成———GSD文件件EDD可以以提提供供一一个个互互操操作作环环境境，，使使DCS系统统或或者者手手操操器器可可以以获获取取现现代代自自动动化化传传感感器器和和执执行行机机构构里里面面的的信信息息用用于于：：组态态设备备标标定定诊断断问问题题提供供显显示示在在用用户户界界面面上上的的数数据据和和报报警警现在在已已经经有有了了超超过过两两千千万万的的现现场场设设备备使使用用EDD技术连接各家家厂商的主机机。设备组态集成成——EDD设备描述标准化的EDDL作为一项标准准语言用来描描述：设备参数及依依赖关系设备功能，例例如仿真模式式，标定图形化的表示示，例如菜单单，对话框与控制设备互互动EDDL用于创建EDD，EDD被控制系统以以合适的工具具用于实现参参数组态，调调整，操作及及监视EDDL被四大基金会会认同现场总线基金金会HART基金会Profibus基金会OPC基金会设备组态集成成——EDD设备描述PROFIBUSPA产品开发流程程第二部分产品设计产品开发几种解决方案案主要内容PROFIBUSPA产品开发流程程-产品设计PA执行器基本组组件MAU：MediumAttachmentUnitE/P：ElectrictoPneumaticConverterM/E：MechanicaltoElectricTransducerPROFIBUSPA产品开发流程程-产品设计PA变送器基本组组件MAU：MediumAttachmentUnit与传统产品设设计相似针对需求设计计产品的外观观尺寸，所需需要的部件。。项目管理很重重要。需要管管理人具有丰丰富的现场总总线产品开发发和应用的经经验，以便合合理安排开发发时间、开发发资源和后期期的测试。与传统产品设设计不同总线产品要远远比传统产品品功能复杂，，要综合考虑虑，合理利用用已有的资源源和技术，不不一定要一切切从头做起。。总线产品的通通信协议要求求具有高度的的一致性和时时间确定性。。因为通信网网络既是控制制系统，控制制信号被分散散到网络上的的设备中。不不像DCS和PLC那种集中控制制设备。PROFIBUSPA产品开发流程程-产品设计与传统产品设设计不同（续续）总线产品的功功能要求具有有很好的可互互操作性，来来自不同厂商商的同类设备备可以实现互互换而不影响响应用。PNO要求所有PROFIBUSPA产品通过协议议栈的一致性性测试和功能能块的标准参参数读写测试试。因此复杂的功功能和严格的的认证测试对对开发总线产产品提出了更更高的要求。。PROFIBUSPA产品开发流程程-产品设计利用现有产品品开发PA总线产品的几几点考虑自己开发总线线通信板卡？？还是购买市市场上成熟的的总线板卡？？自己开发PA通信协议栈软软件？还是购购买经过测试试认证的商业业通信协议栈栈软件？自己开发功能能块应用软件件？还是购买买经过测试认认证的商业功功能块应用软软件？自己编写变换换块程序？还还是购买服务务由专业团队队定制开发？？PROFIBUSPA产品开发流程程-产品开发PROFIBUSPA产品开发流程程-产品开发项目开始硬件开发与测试PA协议栈购买购买购买协议栈软件开发与测试确定硬件需求集成协议栈PA通信卡PA功能块PA变换块集成功能块功能块软件开发与测试确定参数和功能需求变换块软件开发与测试设备集成与测试测试与认证定制开发PROFIBUSPA产品开发流程程-解决方案PROFIBUSPA产品开发流程程-解决方案PROFIBUSPA产品开发流程程-解决方案PROFIBUSPA产品开发流程程-解决方案主要内容PROFIBUSPA通信圆卡PROFIBUSPA软件开发包技术支持PROFIBUSPA产品开发流程程--PA开发工具包PA通信圆卡符合IEC61158-2物理层标准，，通过物理层层认证测试通过EMC测试认认证：：符合合GB/T17626要求通过FISCO本质安安全认认证总线供供电：：9～32VDC电流消消耗：：≤14mA外设通通信接接口：：UART串口可提供供6mA/3.3V稳压电电源（（或根根据用用户要要求订订制）），供供仪表表卡使使用工作温温度：：-40~85℃℃PROFIBUSPA产品开开发流流程--PA开发工工具包包PA通信圆圆卡（（续））AT91SAM7SE512ARM7处理器器，集集成512KFlash，32KRAM。圆卡集集成512K静态RAM。圆卡集集成32KEEPROM。下载不不同的的固件件，圆圆卡可可以实实现PROFIBUSPA和FFH1通信协协议。。PROFIBUSPA产品开开发流流程--PA开发工工具包包PROFIBUSPA软件开开发包包基于FF/PA圆卡硬硬件平平台和和NucleusPlus嵌入式式实时时操作作系统统。将PA通信协协议和和功能能块管管理封封装成成PAShell库，开开放标标准功功能块块程序序代码码。开发人员只要简简单地地设置置一些些参数数即可可构建建一个个完整整的PA通信协协议栈栈。提供EDD和GSD文件模模板。。用户接接口应应用程程序开开发模模板。。提供基基于ARM的驱动动程序序源码码，串串口通通信源源码等等。PROFIBUSPA产品开开发流流程--PA开发工工具包包PROFIBUSPA软件开开发包包-软件结结构图图PROFIBUSPA产品开开发流流程--PA开发工工具包包PROFIBUSPA软件开开发包包-软件开开发流流程PROFIBUSPA产品开开发流流程--PA开发工工具包包PROFIBUSPA软件开开发包包-功能块块注册册PROFIBUSPA产品开开发流流程--PA开发工工具包包PROFIBUSPA软件开开发包包-DP接口功功能实实现PROFIBUSPA产品开开发流流程--PA开发工工具包包PROFIBUSPA软件开开发包包-EDD&GSD开发PROFIBUSPA产品开开发流流程--PA开发工具具包PROFIBUSPA软件开发发包-固件启动动过程PROFIBUSPA产品开发发流程--PA开发工具具包技术服务务为期一周周的培训训。协助用户户开发一一种类型型的PA总线产品品并通过过认证测测试。在维护期期内用户户可以免免费得到到开发工工具包更更新程序序。PROFIBUSPA产品开发发流程--PA