ROFIBUSA现场总线产品开发

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参数化阶段，，主站通过SET_PRM服务对从站进进行参数化配配置组态检查阶段段，主站通过过CHK_CFG服务使用预设设的组态数据据和从站的实实际组态数据据进行比较数据传输阶段段，在参数化化和组态检查查成功后，主主站和从站进进入数据交换换（DATA_EXCH）状态在以上三个阶阶段中，主站站可以通过GET_DIAG和GLB_CMD对从站进行诊诊断和发送控控制命令PROFIBUS通信技术—DPV0PROFIBUS通信技术—DPV0诊断数据（GET_DIAG）有的从站只有有标准的6个字节诊断数数据H-Header,包括数据块信信息和数据块块长度标准的诊断数数据，6个字节，包括括状态字节，，主站地址，，设备标识等等信息设备相关诊断断数据，设备备自身诊断，，如设备温度度，低压指示示数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，组标识标准的的参数数化数数据PROFIBUS通信技技术—DPV0StationStatus看门狗狗定时时器参参数由由WD-Factor1和WD-Factor2计算得得来，，看门门狗超超时时时间=WD-Factor1*WD-Factor2*10毫秒minTSDR规定从从站在在发送送响应应数据据之前前至少少要等等待的的时间间，单单位是是bittime，默认认值为为11bittimeIdentNumber，设备备标识识号，，每一一种类类型设设备都都有唯唯一的的标识识号，，通过过它主主站可可以快快速地地识别别设备备类型型。IdentNumber由PNO统一发发放。。PROFIBUS通信技技术—DPV0PROFIBUS通信技技术—DPV0组态数数据（（CHK_CFG），标标准类类型PROFIBUS通信技技术—DPV0组态数数据（（CHK_CFG），自自定义义类型型PROFIBUS通信技技术—DPV1非循环环数据据通信信MSACPROFIBUS通信技技术—DPV1通过非非循环环读写写服务务访问问I/O数据1类主站站MSAC1_READMSAC1_WRITE2类主站站MSAC2_INITIATEMSAC2_ABORTMSAC2_READMSAC2_WRITEMSAC2_DATA_TRANSPORTPROFIBUS通信技技术—DPV1主站的的DPV1功能2类主站站的DPV1功能被被普遍遍使用用在PROFIBSPA技术和和远程程I/O技术中中PROFIBUSPA是一种种应用用于分分散式式自控控系统统和现现场设设备之之间的的通信信系统统。以PROFIBUSDP为基础础，增增加了了PA行规和和相应应的曼曼彻斯斯特编编码总总线供供电通通信技技术。。可以满满足过过程控控制中中的特特殊要要求，，如总总线供供电以以及符符合本本安要要求的的介质质传输输技术术等。。PROFIBUSPA—概念PROFIBUSPAPROFIBUSDPPAProfileMBPMBP-ManchestercodeBusPowerPROFIBUSPA的一些些具体体通信信设备备如下下现场设设备和和仪表表链接器器便携设设备中继器器DP/PA耦合器器PROFIBUSPA—常见的的通信信设备备PROFIBUSPA—现场设设备模模型典型的的PA现场设设备模模型应用单单元通信控控制器器编码解解码器器介质单单元PROFIBUSPA—拓扑结结构树形结结构Controller-控制器器PS-电源JB-分配器器Coupler-耦合合器器/链接接器器T-终端端电电阻阻PROFIBUSPA——拓扑扑结结构构总线线型型结结构构Controller-控制制器器PS-电源源JB-分配配器器Coupler-耦合合器器/链接接器器T-终端端电电阻阻PROFIBUSPA——拓扑扑结结构构混合合型型结结构构Controller-控制制器器PS-电源源JB-分配配器器Coupler-耦合合器器/链接接器器T-终端端电电阻阻定义义如如何何将将现现场场仪仪表表的的过过程程数数据据映映射射到到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设备需需要支支持DPV0和DPV1功能。。1类主站站通过过循环环通信信服务务和PA设备进进行数数据交交换，，实时时获取取PA设备过过程数数据。。2类主站站通过过非循循环服服务获获取PA设备参参数信信息，，从而而实现现对PA设备的的诊断断，校校准，，线性性化等等操作作。PROFIBUSPA—PA行规概概念PROFIBUSPA—PA行规文文档结结构PROFIBUSPA—PA设备模模型GSD文件是是用于于对PROFIBUSDP设备进进行组组态配配置的的文本本文件件大致分分为三三个部部分一般规规范，，包括括生产产商名名称，，版本本信息息，支支持的的波特特率等等。与DP主站有有关的的规范范，如如连接接从站站的最最大数数目，，上载载和下下载能能力等等。与DP从站有关关的规范范，如输输入输出出通道的的数据和和类型，，用户扩扩展的参参数化数数据和诊诊断数据据等设备组态态集成——GSD文件EDD可以提供供一个互互操作环环境，使使DCS系统或者者手操器器可以获获取现代代自动化化传感器器和执行行机构里里面的信信息用于于：组态设备标定定诊断问题题提供显示示在用户户界面上上的数据据和报警警现在已已经有有了超超过两两千万万的现现场设设备使使用EDD技术连连接各各家厂厂商的的主机机。设备组组态集集成——EDD设备描描述标准化化的EDDL作为一一项标标准语语言用用来描描述：：设备参参数及及依赖赖关系系设备功功能，，例如如仿真真模式式，标标定图形化化的表表示，，例如如菜单单，对对话框框与控制制设备备互动动EDDL用于创创建EDD，EDD被控制制系统统以合合适的的工具具用于于实现现参数数组态态，调调整，，操作作及监监视EDDL被四大大基金金会认认同现场总总线基基金会会HART基金会会Profibus基金会会OPC基金会会设备组组态集集成——EDD设备描描述PROFIBUSPA产品开开发流流程第二部部分产品设设计产品开开发几种解解决方方案主要内内容PROFIBUSPA产品开开发流流程-产品设设计PA执行器器基本本组件件MAU：MediumAttachmentUnitE/P：ElectrictoPneumaticConverterM/E：MechanicaltoElectricTransducerPROFIBUSPA产品开发流流程-产品设计PA变送器基本本组件MAU：MediumAttachmentUnit与传统产品品设计相似似针对需求设设计产品的的外观尺寸寸，所需要要的部件。。项目管理很很重要。需需要管理人人具有丰富富的现场总总线产品开开发和应用用的经验，，以便合理理安排开发发时间、开开发资源和和后期的测测试。与传统产品品设计不同同总线产品要要远比传统统产品功能能复杂，要要综合考虑虑，合理利利用已有的的资源和技技术，不一一定要一切切从头做起起。总线产品的的通信协议议要求具有有高度的一一致性和时时间确定性性。因为通通信网络既既是控制系系统，控制制信号被分分散到网络络上的设备备中。不像像DCS和PLC那种集中中控制设设备。PROFIBUSPA产品开发发流程-产品设计计与传统产产品设计计不同（（续）总线产品品的功能能要求具具有很好好的可互互操作性性，来自自不同厂厂商的同同类设备备可以实实现互换换而不影影响应用用。PNO要求所有有PROFIBUSPA产品通过过协议栈栈的一致致性测试试和功能能块的标标准参数数读写测测试。因此复杂杂的功能能和严格格的认证证测试对对开发总总线产品品提出了了更高的的要求。。PROFIBUSPA产品开发发流程-产品设计计利用现有有产品开开发PA总线产品品的几点点考虑自己开发发总线通通信板卡卡？还是是购买市市场上成成熟的总总线板卡卡？自己开发发PA通信协议议栈软件件？还是是购买经经过测试试认证的的商业通通信协议议栈软件件？自己开发发功能块块应用软软件？还还是购买买经过测测试认证证的商业业功能块块应用软软件？自己编写写变换块块程序？？还是购购买服务务由专业业团队定定制开发发？PROFIBUSPA产品开发发流程-产品开发发PROFIBUSPA产品开发发流程-产品开发发项目开始始硬件开发与测测试PA协议栈购买购买购买协议栈软软件开发与测测试确定硬件需求求集成协议议栈PA通信卡PA功能块PA变换块集成功能能块功能块软软件开发与测测试确定参数数和功能需求求变换块软软件开发与测测试设备集成与测测试测试与认认证定制开发发PROFIBUSPA产品开发发流程-解决方案案PROFIBUSPA产品开发发流程-解决方案案PROFIBUSPA产品开发发流程-解决方案案PROFIBUSPA产品开发发流程-解决方案案主要内容PROFIBUSPA通信信圆圆卡卡PROFIBUSPA软件件开开发发包包技术术支支持持PROFIBUSPA产品品开开发发流流程程--PA开发发工工具具包包PA通信信圆圆卡卡符合合IEC61158-2物理理层层标标准准，，通通过过物物理理层层认认证证测测试试通过过EMC测试试认认证证：：符符合合GB/T17626要求求通过过FISCO本质质安安全全认认证证总线线供供电电：：9～32VDC电流流消消耗耗：：≤≤14mA外设设通通信信接接口口：：UART串口口可提提供供6mA/3.3V稳压压电电源源（（或或根根据据用用户户要要求求订订制制）），，供供仪仪表表卡卡使使用用工作作温温度度：：-40~85℃℃PROFIBUSPA产品品开开发发流流程程--PA开发发工工具具包包PA通信信圆圆卡卡（（续续））AT91SAM7SE512ARM7处理理器器，，集集成成512KFlash，32KRAM。圆卡卡集集成成512K静态态RAM。圆卡卡集集成成32KEEPROM。下载载不不同同的的固固件件，，圆圆卡卡可可以以实实现现PROFIBUSPA和FFH1通信信协协议议。。PROFIBUSPA产品品开开发发流流程程--PA开发发工工具具包包PROFIBUSPA软件开发发包基于FF/PA圆卡硬件件平台和和NucleusPlus嵌入式实实时操作作系统。。将PA通信协议议和功能能块管理理封装成成PAShell库，开放放标准功功能块程程序代码码。开发人员只要简单单地设置置一些参参数即可可构建一一个完整整的PA通信协议议栈。提供EDD和GSD文件模板板。用户接口口应用程程序开发发模板。。提供基于于ARM的驱动程程序源码码，串口口通信源源码等。。PROFIBUSPA产品开发发流程--PA开发工具具包PROFIBUSPA软件开发发包-软件结构构图PROFIBUSPA产品开发发流程--PA开发工具具包PROFIBUSPA软件开发发包-软件开发发流程PROFIBUSPA产品开发发流程--PA开发工具具包PROFIBUSPA软件开发发包-功能块注注册PROFIBUSPA产品开发发流程--PA开发工具具包PROFIBUSPA软件开发发包-DP接口功能能实现PROFIBUSPA产品开发发流程--PA开发工具具包PROFIBUSPA软件开发发包-EDD&GSD开发PROFIBUSPA产品开发发流程--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