PROFIBUSPA現場總線

產品開發沈陽中科博微自動化技術有限公司中科院沈陽自動化研究所PROFIBUSPA技術概述PROFIBUSPA產品開發流程PROFIBUSPA產品的測試與認證主要內容PROFIBUSDP技術概述第一部分PROFIBUSDP通信技術PROFIBUSPA設備組態集成技術主要內容1類主站主要是控制器設備，負責和連接在總線上的I/O從站設備進行循環數據通信決定總線通信參數，如波特率，站響應延遲等主站之間輪流持有令牌，永久存在于應用系統中，對系統控制器決定作用2類主站主要是系統診斷工具，和總線上的設備進行非循環數據通信和其他主站輪流持有令牌，但不必永久地存在于系統中，僅在需要時加入系統中PROFIBUS通信技術——概念從站主要作為分散的外圍I/O設備被動地響應主站的請求數據不持有總線令牌，不主動發送數據PROFIBUS通信技術——概念PROFIBUS通信技術——站間通信PROFIBUS通信技術——數據幀格式DPPAPROFIBUS通信技術——數據幀格式PROFIBUS通信技術—DPV0循環數據通信MSCY參數化階段，，主站通過SET_PRM服務對從站進進行參數化配配置組態檢查階段段，主站通過過CHK_CFG服務使用預設設的組態數據據和從站的實實際組態數據據進行比較數據傳輸階段段，在參數化化和組態檢查查成功后，主主站和從站進進入數據交換換（DATA_EXCH）狀態在以上三個階階段中，主站站可以通過GET_DIAG和GLB_CMD對從站進行診診斷和發送控控制命令PROFIBUS通信技術—DPV0PROFIBUS通信技術—DPV0診斷數據（GET_DIAG）有的從站只有有標準的6個字節診斷數數據H-Header,包括數據塊信信息和數據塊塊長度標準的診斷數數據，6個字節，包括括狀態字節，，主站地址，，設備標識等等信息設備相關診斷斷數據，設備備自身診斷，，如設備溫度度，低壓指示示數據模塊相關診斷斷數據，與設設備某個物理理模塊相關的的診斷信息，，如第8個模塊是否有有故障通道相關診斷斷數據，與設設備模塊某個個通道相關的的診斷信息，，如某個輸入入模塊的第3個通道短路或或開路PROFIBUS通信技術—DPV0PROFIBUS通信技術—DPV0參數化數據（（SET_PRM）前7個字節數據是是標準的，必必須支持8-10字節數據為DPV1預留PROFIBUS通信技術—DPV0字節描述1Stationstatus，站狀態信息2WD-Factor1，看門狗參數13WD-Factor2，看門狗參數24minTSDR，最小站響應延遲5IdentNumber(高字節)，設備標識6IdentNumber(低字節)，設備標識7GroupIdent，組標識標準的的參數數化數數據PROFIBUS通信技技術—DPV0StationStatus看門狗狗定時時器參參數由由WD-Factor1和WD-Factor2計算得得來，，看門門狗超超時時時間=WD-Factor1*WD-Factor2*10毫秒minTSDR規定從從站在在發送送響應應數據據之前前至少少要等等待的的時間間，單單位是是bittime，默認認值為為11bittimeIdentNumber，設備備標識識號，，每一一種類類型設設備都都有唯唯一的的標識識號，，通過過它主主站可可以快快速地地識別別設備備類型型。IdentNumber由PNO統一發發放。。PROFIBUS通信技技術—DPV0PROFIBUS通信技技術—DPV0組態數數據（（CHK_CFG），標標準類類型PROFIBUS通信技技術—DPV0組態數數據（（CHK_CFG），自自定義義類型型PROFIBUS通信技技術—DPV1非循環環數據據通信信MSACPROFIBUS通信技技術—DPV1通過非非循環環讀寫寫服務務訪問問I/O數據1類主站站MSAC1_READMSAC1_WRITE2類主站站MSAC2_INITIATEMSAC2_ABORTMSAC2_READMSAC2_WRITEMSAC2_DATA_TRANSPORTPROFIBUS通信技技術—DPV1主站的的DPV1功能2類主站站的DPV1功能被被普遍遍使用用在PROFIBSPA技術和和遠程程I/O技術中中PROFIBUSPA是一種種應用用于分分散式式自控控系統統和現現場設設備之之間的的通信信系統統。以PROFIBUSDP為基礎礎，增增加了了PA行規和和相應應的曼曼徹斯斯特編編碼總總線供供電通通信技技術。。可以滿滿足過過程控控制中中的特特殊要要求，，如總總線供供電以以及符符合本本安要要求的的介質質傳輸輸技術術等。。PROFIBUSPA—概念PROFIBUSPAPROFIBUSDPPAProfileMBPMBP-ManchestercodeBusPowerPROFIBUSPA的一些些具體體通信信設備備如下下現場設設備和和儀表表鏈接器器便攜設設備中繼器器DP/PA耦合器器PROFIBUSPA—常見的的通信信設備備PROFIBUSPA—現場設設備模模型典型的的PA現場設設備模模型應用單單元通信控控制器器編碼解解碼器器介質單單元PROFIBUSPA—拓撲結結構樹形結結構Controller-控制器器PS-電源JB-分配器器Coupler-耦合合器器/鏈接接器器T-終端端電電阻阻PROFIBUSPA——拓撲撲結結構構總線線型型結結構構Controller-控制制器器PS-電源源JB-分配配器器Coupler-耦合合器器/鏈接接器器T-終端端電電阻阻PROFIBUSPA——拓撲撲結結構構混合合型型結結構構Controller-控制制器器PS-電源源JB-分配配器器Coupler-耦合合器器/鏈接接器器T-終端端電電阻阻定義義如如何何將將現現場場儀儀表表的的過過程程數數據據映映射射到到PROFIBUSDP協議議棧棧中中。。引入入功功能能塊塊技技術術，，定定義義了了標標準準的的參參數數以以及及功功能能塊塊和和轉轉換換塊塊類類型型。。PA設備需需要支支持DPV0和DPV1功能。。1類主站站通過過循環環通信信服務務和PA設備進進行數數據交交換，，實時時獲取取PA設備過過程數數據。。2類主站站通過過非循循環服服務獲獲取PA設備參參數信信息，，從而而實現現對PA設備的的診斷斷，校校準，，線性性化等等操作作。PROFIBUSPA—PA行規概概念PROFIBUSPA—PA行規文文檔結結構PROFIBUSPA—PA設備模模型GSD文件是是用于于對PROFIBUSDP設備進進行組組態配配置的的文本本文件件大致分分為三三個部部分一般規規范，，包括括生產產商名名稱，，版本本信息息，支支持的的波特特率等等。與DP主站有有關的的規范范，如如連接接從站站的最最大數數目，，上載載和下下載能能力等等。與DP從站有關關的規范范，如輸輸入輸出出通道的的數據和和類型，，用戶擴擴展的參參數化數數據和診診斷數據據等設備組態態集成——GSD文件EDD可以提供供一個互互操作環環境，使使DCS系統或者者手操器器可以獲獲取現代代自動化化傳感器器和執行行機構里里面的信信息用于于：組態設備標定定診斷問題題提供顯示示在用戶戶界面上上的數據據和報警警現在已已經有有了超超過兩兩千萬萬的現現場設設備使使用EDD技術連連接各各家廠廠商的的主機機。設備組組態集集成——EDD設備描描述標準化化的EDDL作為一一項標標準語語言用用來描描述：：設備參參數及及依賴賴關系系設備功功能，，例如如仿真真模式式，標標定圖形化化的表表示，，例如如菜單單，對對話框框與控制制設備備互動動EDDL用于創創建EDD，EDD被控制制系統統以合合適的的工具具用于于實現現參數數組態態，調調整，，操作作及監監視EDDL被四大大基金金會認認同現場總總線基基金會會HART基金會會Profibus基金會會OPC基金會會設備組組態集集成——EDD設備描描述PROFIBUSPA產品開開發流流程第二部部分產品設設計產品開開發幾種解解決方方案主要內內容PROFIBUSPA產品開開發流流程-產品設設計PA執行器器基本本組件件MAU：MediumAttachmentUnitE/P：ElectrictoPneumaticConverterM/E：MechanicaltoElectricTransducerPROFIBUSPA產品開發流流程-產品設計PA變送器基本本組件MAU：MediumAttachmentUnit與傳統產品品設計相似似針對需求設設計產品的的外觀尺寸寸，所需要要的部件。。項目管理很很重要。需需要管理人人具有豐富富的現場總總線產品開開發和應用用的經驗，，以便合理理安排開發發時間、開開發資源和和后期的測測試。與傳統產品品設計不同同總線產品要要遠比傳統統產品功能能復雜，要要綜合考慮慮，合理利利用已有的的資源和技技術，不一一定要一切切從頭做起起。總線產品的的通信協議議要求具有有高度的一一致性和時時間確定性性。因為通通信網絡既既是控制系系統，控制制信號被分分散到網絡絡上的設備備中。不像像DCS和PLC那種集中中控制設設備。PROFIBUSPA產品開發發流程-產品設計計與傳統產產品設計計不同（（續）總線產品品的功能能要求具具有很好好的可互互操作性性，來自自不同廠廠商的同同類設備備可以實實現互換換而不影影響應用用。PNO要求所有有PROFIBUSPA產品通過過協議棧棧的一致致性測試試和功能能塊的標標準參數數讀寫測測試。因此復雜雜的功能能和嚴格格的認證證測試對對開發總總線產品品提出了了更高的的要求。。PROFIBUSPA產品開發發流程-產品設計計利用現有有產品開開發PA總線產品品的幾點點考慮自己開發發總線通通信板卡卡？還是是購買市市場上成成熟的總總線板卡卡？自己開發發PA通信協議議棧軟件件？還是是購買經經過測試試認證的的商業通通信協議議棧軟件件？自己開發發功能塊塊應用軟軟件？還還是購買買經過測測試認證證的商業業功能塊塊應用軟軟件？自己編寫寫變換塊塊程序？？還是購購買服務務由專業業團隊定定制開發發？PROFIBUSPA產品開發發流程-產品開發發PROFIBUSPA產品開發發流程-產品開發發項目開始始硬件開發與測測試PA協議棧購買購買購買協議棧軟軟件開發與測測試確定硬件需求求集成協議議棧PA通信卡PA功能塊PA變換塊集成功能能塊功能塊軟軟件開發與測測試確定參數數和功能需求求變換塊軟軟件開發與測測試設備集成與測測試測試與認認證定制開發發PROFIBUSPA產品開發發流程-解決方案案PROFIBUSPA產品開發發流程-解決方案案PROFIBUSPA產品開發發流程-解決方案案PROFIBUSPA產品開發發流程-解決方案案主要內容PROFIBUSPA通信信圓圓卡卡PROFIBUSPA軟件件開開發發包包技術術支支持持PROFIBUSPA產品品開開發發流流程程--PA開發發工工具具包包PA通信信圓圓卡卡符合合IEC61158-2物理理層層標標準準，，通通過過物物理理層層認認證證測測試試通過過EMC測試試認認證證：：符符合合GB/T17626要求求通過過FISCO本質質安安全全認認證證總線線供供電電：：9～32VDC電流流消消耗耗：：≤≤14mA外設設通通信信接接口口：：UART串口口可提提供供6mA/3.3V穩壓壓電電源源（（或或根根據據用用戶戶要要求求訂訂制制）），，供供儀儀表表卡卡使使用用工作作溫溫度度：：-40~85℃℃PROFIBUSPA產品品開開發發流流程程--PA開發發工工具具包包PA通信信圓圓卡卡（（續續））AT91SAM7SE512ARM7處理理器器，，集集成成512KFlash，32KRAM。圓卡卡集集成成512K靜態態RAM。圓卡卡集集成成32KEEPROM。下載載不不同同的的固固件件，，圓圓卡卡可可以以實實現現PROFIBUSPA和FFH1通信信協協議議。。PROFIBUSPA產品品開開發發流流程程--PA開發發工工具具包包PROFIBUSPA軟件開發發包基于FF/PA圓卡硬件件平臺和和NucleusPlus嵌入式實實時操作作系統。。將PA通信協議議和功能能塊管理理封裝成成PAShell庫，開放放標準功功能塊程程序代碼碼。開發人員只要簡單單地設置置一些參參數即可可構建一一個完整整的PA通信協議議棧。提供EDD和GSD文件模板板。用戶接口口應用程程序開發發模板。。提供基于于ARM的驅動程程序源碼碼，串口口通信源源碼等。。PROFIBUSPA產品開發發流程--PA開發工具具包PROFIBUSPA軟件開發發包-軟件結構構圖PROFIBUSPA產品開發發流程--PA開發工具具包PROFIBUSPA軟件開發發包-軟件開發發流程PROFIBUSPA產品開發發流程--PA開發工具具包PROFIBUSPA軟件開發發包-功能塊注注冊PROFIBUSPA產品開發發流程--PA開發工具具包PROFIBUSPA軟件開發發包-DP接口功能能實現PROFIBUSPA產品開發發流程--PA開發工具具包PROFIBUSPA軟件開發發包-EDD&GSD開發PROFIBUSPA產品開發發流程--PA開發工具具包PROFIBUSPA軟件開發發包-固件啟動動過程PROFIBUSPA產品開發發流程--PA開發工具具包技術服務務為期一周周的