PROFIBUS工业总线控制完整系统.docx
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PROFIBUS工业总线控制完整系统
PROFIBUS工业总线控制系统
试验、编程及通讯教程
龙洲教仪
2002-7-20
目录
第一章PROFIBUS介绍2
一、概况2
二、PROFIBUS的使用2
三、PROFIBUS模板4
四、PROFIBUS模板的特点5
五、快速设置PROFIBUS的指导原则:
9
第二章PROFIBUS应用10
一、建立一个新的项目10
二、组态硬件12
三、进入软件编程16
四、建立计算机与PLC300的通讯17
五、建立计算机与PLC200的通讯17
第三章变频器的设置22
一、操作面板及其使用22
二、快速调试（P0010=1）23
三、复位为工厂的缺省设置值24
四、用户访问级24
五、电机参数25
六、PROFIBUS的安装及参数设置26
第四章SIEMENSS7-300通讯演示程序28
第五章SIEMENSS7-200通讯演示程序29
第六章I/O接口表30
第七章电路原理图31
第八章使用元器件清单32
参考文献33
第一章PROFIBUS介绍
一、概况
PROFIBUS是一种开放的标准通讯协议，是针对一般工业环境下的应用而设计和开发的。
协议的标准由EN50170（卷2）规程加以规定，而且已经被世界范围的许多制造商开发，赞同和采用。
目前，PROFIBUS控制有很多种产品（由各个不同的公司生产）可供选用，这些公司还制造传动设备、执行机构、阀、以及可编程序控制器（PLC）和其它的系统控制器。
PROFIBUS的运行可以通过各式各样的硬件连接介质，例如光纤和RS485。
有三种版本的PROFIBUS：
FMS、DP和PA，所有这些版本都可以使用。
常用的版本是DP，适用的控制对象是一般的工业应用。
这是由西门子传动产品支持的版本。
二、PROFIBUS的使用
为了连接成PROFIBUS系统，必须采用PROFIBUS模板。
这一模板安装在变频器的正面，通过RS485串行接口与变频器进行通讯。
在PROFIBUS模板的底板上装有一个9针的‘D型’插头/座（这是PROFIBUS标准的要求）。
PROFIBUS系统以类似于USS的方式对变频器进行控制和监测。
PROFIBUS协议较之USS协议更为复杂，而且采用专用软件进行的控制程序开发也最好。
虽然PROFIBUS系统比某些协议，例如USS协议，更为复杂，但是，它具有以下一些优点:
∙具有开放的，定义透明的系统。
∙由不同的制造商开发了多种产品。
∙在工业应用中证明效果很好。
∙减少了现场布线的数量;便于（不用更改布线）重新编程，监测和控制。
∙速度快，可达12MBd。
∙一个DP系统最多可以连接125个从站。
∙可以由一个主站或多个主站进行操作。
∙通讯方式可以是点对点或广播方式。
∙有支持和开发软件供使用。
三、
PROFIBUS模板
PROFIBUS模板是一个可选件，用户采用这一选件后，可以通过PROFIBUS-DP串行总线（SINECL2-DP）对MICROMASTER440进行控制。
PROFIBUS-DP是一个价格适当的高速串行通讯系统，是执行机构和/或传感器领域最优化的系统，因为这一领域的设备对缩短系统的响应时间有着很高的要求。
PROFIBUS按照分布式I/O系统来操作，即是说，RS485串行总线系统把各个站连接在一起，取代了传统的传感器和执行机构的布线方式。
由于近年来总线的数据传输速率已提高到12 MBd，PROFIBUS系统对这些应用对象的适用性得以大大增强。
通讯协议的定义遵循DIN19245标准和EN50170规范的要求，保证PROFIBUS-DP的各个站点之间是开放的，多主的通讯方式。
一个总线系统最多可以把125个站点链接成为一个网络，其数据结构非常灵活，可以使系统优化，完全可以满足每个被控设备的需求。
PROFIBUS-DP是西门子公司生产的新一代SIMATICS7自动化系统的核心。
采用这种简单的总线系统，可以把工程设计，可视化和PLC控制集成在一起。
为了配置一个以SIMATIC为基础的自动化系统，需要在一台PC上运行相关的STEP7配置工具。
总线的配置是在图象显示的PROFIBUS-DP网络中采用拖动和沉着技术来完成的。
采用PROFIBUS-DP来实现系统的自动化，其优点如下面所列：
●由操作面板，变频器，传感器，执行机构以及PLC组成自动化系统只需要一个简单的网络。
●在设备安装时间和电缆布线方面节约费用。
●用SIMATICS7PLC系统和STEP7软件进行调试，使调试工作十分简便。
●系统投运以后，扩展和改造自动化系统具有很大的灵活性。
●便于集成到更高一级的过程可视系统中，例如PCS7。
●在设备出现问题的情况下，远程诊断功能减少了停机时间。
四、PROFIBUS模板的特点
●通过PROFIBUS总线系统可进行快速的周期通讯。
●PROFIBUS支持的波特率可达12 MBd。
●采用PROFIBUS-DP协议最多可以控制125台变频器（带有重发器）。
●符合EN50170规范的要求，保证串行总线系统的通讯是开放的。
它可以与串行总线上其它的PROFIBUS-DP/SINECL2DP外围设备一起使用。
数据格式符合VDI/VDE规范3689“变速传动装置的PROFIBUSProfile”。
●具有连接SIMOVIS或其它维修工具的非周期通讯通道。
●支持PROFIBUS控制命令SYNC和FREEZE。
●使用S7管理软件，或其它任何专用的PROFIBUS调试工具，系统配置十分方便。
●采用专门设计的功能块（S5）和软件模块（S7），可以简便地集成到SIMATICS5或S7的PLC系统中。
●模板从变频器的正面插入，操作十分方便。
●不需要单独的供电电源。
●可以通过串行总线读2出数字和模拟的输入，控制数字和模拟的输出。
●对过程数据的响应时间为5mS。
●输出频率（和电动机速度）可以在变频器的机旁控制，也可以通过串行总线进行远程控制。
●可以实现多结点运行，控制数据通过端子（数字输入）输入，设定值通过串行总线输入。
另一种方法是，设定值由机旁信号源（模拟输入）给定，传动装置的控制通过串行总线进行。
●所有的变频器参数都可以通过串行链路进行访问。
●PROFIBUS模板安装在变频器的正面，推入轻便。
为了拔出模板，必须拉开固定在底板上的卡子。
说明：
只有在变频器断电时才允许把PROFIBUS模板插入变频器，或从变频器上拔出该模板。
如果PROFIBUS模板与面板上的SUB-D插座连接，那么，6SE32变频器内部的RS485连接端子（端子23和24）必须是空闲不用的。
PROFIBUS模板不能用电缆与变频器连接。
按照VDI/VDE3689的规定：
PROFIBUS-DP通讯的数据结构可以是PPO类型1或PPO类型3。
其含义实际上就是，发送的数据总是过程数据（发送报文中的控制字、设定值和接收报文中的状态字、实际值）。
如果总线的频带宽度或PLC的存贮空间非常宝贵，那么，参数数据的交换就可能被封锁。
数据的结构和PPO的类型，通常由总线的主站确定。
如果没有指定数据结构的PPO类型（例如，如果把ROFIBUS-DP/PROFIBUSFMS总线主站结合起来使用），缺省的PPO类型是1，允许进行参数数据的交换）。
从串行链路传输的过程数据与参数数据相比，具有更高的优先级。
这就是说，修改设定值或改变变频器的控制命令，要比修改参数的命令具有更快的处理速度。
根据需要，可以使能或禁止通过串行链路'写'参数，而通过串行链路'读'参数永远是允许的，可以连续读出变频器的数据，诊断信息，故障信息等。
这样，可以轻而易举地组成可视系统。
可以像变频器没有安装PROFIBUS模板时那样，任何时候都能在变频器的机旁用On-（接通运行），Off-（停车），Jog-（点动）和Reverse-（反向）按钮控制电动机。
PROFIBUS电缆连接到PROFIBUS模板正面的9针SUB-D插座上。
表39PROFIBUSSUB-D插座的插针功能分配
端子号
功能、信息
1
不接线（NC）
2
NC
3
RS485的发送和接收线，双线，正的差动输入/输出B/P
4
请求发送（RTS）
6
终端电阻的5V带隔离的供电电源
7
NC
8
RS485的发送和接收线，双线，负的差动输入/输出A/N
9
NC
表310与数据传输速率相应的最大电缆长度
数据传输速率（Kbit/s）
每段的最大电缆长度（m）
9.60
19.20
93.75
187.50
500.00
500.00
12000.00
1200
1200
1200
1000
400
200
100
电缆的屏蔽层必须与SUB-D插头/座的外壳相连。
采用RS485重发器可以扩展一段电缆长度。
建议采用：
SINECL2型RS485重发器（订货号:
6ES7972-0AA00-0XA0）。
为了保证串行总线系统运行可靠，电缆的两端必须接有终端电阻。
为了使运行速率达到12MBd，电缆两端必须连接到装有内置阻尼网络的插头/座上。
此外，在12MBd运行速率下总线电缆的末端不允许有多余的裸露短线。
为了在数据传输速率达到12MBd时运行可靠，下面的表3-11中列出了适宜的SINEC-L2DP插头/座：
表311插头/座和电缆的订货号
订货号
说明
6ES7972-0BB10-0XA0
带PG接口的总线插接器
6ES7972-0BA10-0XA0
不带PG接口的总线插接器
6XV1830-0AH10
总线电缆长度20m-1000m
随PROFIBUS模板一起供货的软盘上带有关于配置PLC系统的手册和2个数据文件。
五、
快速设置PROFIBUS的指导原则
●必须正确地连接主站与变频器之间的总线电缆，包括必要的终端电阻和终端网络（在通讯速率为12 MBd时）。
●总线电缆必须是屏蔽电缆，其屏蔽层必须与电缆插头/座的外壳相连。
●PROFIBUS主站的配置必须正确，允许采用PPO1型或PPO3型数据结构，实现与DP从站的通讯（如果不能由远程的操作控制来配置数据结构的PPO类型，那就只能是PPO1型）。
●在采用带有SIMATICS5的COMET软件时，必须使用正确的类型说明文件，这样，IM308B/C可以配置为总线的主站。
当Simatic管理器用于S7时，必须装载目标管理器。
●总线必须是运行的（对于SIMATIC模板，操作控制板的开关必须设定为"运行（RUN）"）。
●总线的波特率不得超过12 MBd。
●PROFIBUS模板必须与变频器正确地匹配，变频器必须是上电状态。
●变频器的从站地址（参数P0918）必须正确设置，使它与PROFIBUS主站配置的从站地址相一致，总线上定义的每个变频器的地址必须是
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