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profibus技术手册综合

电动执行机构PROFIBUS总线接口

使用说明书

（适用型号：

RAⅡ、RQⅡ、RQMⅡ系列

RAⅢ、RQⅢ、RQMⅢ系列）

目录i

1说明1

1.1了解PROFIBUS-DP1

1.2基本特征1

1.3PROFIBUSDP总线的基本功能1

2安全须知2

2.1和安全有关的术语2

3总线连接2

3.1内部结构2

3.2电气连接2

3.3设备描述文件（GSD）4

3.4进入远程控制模式5

4技术数据5

4.1硬件接口和电缆5

4.2通讯数据格式5

4.2.1输出（主站==>执行机构）5

4.2.2输入（执行机构==>主站）6

4.2.3使用GSD文件设置执行机构参数说明7

5执行机构的菜单设定8

5.1“本机地址”设置8

5.2“丢信时间”设置8

5.3“丢信动作”设置9

5.4“总线ESD”设置9

5.5“调节低限”和“调节高限”设置9

5.6“辅助输入”设置9

5.7“冗余设置”10

5.8“总线控制”设置10

6冗余10

附1：

RAⅡ/RQⅡ/RQMⅡ系列带总线执行机构内部接线图12

附2：

RAⅡ/RQⅡ/RQMⅡ系列带总线执行机构葵花接线盒端子说明表13

附3：

RAⅢ/RQⅢ/RQMⅢ系列带总线执行机构内部接线图14

附4：

RAⅢ/RQⅢ/RQMⅢ系列带总线执行机构葵花接线盒端子说明表15

1说明

1.1了解PROFIBUS-DP

为了在自动化系统之间、自动化系统和所连接的分散的现场设备之间进行信息交换，现场总线作为主要的通讯工具已得到越来越广泛的使用。

现场总线是一种串行的，数字的，多点的，双向通信的数据总线。

通过使用现场总线技术，可以节省多至40％的接线、调试及维护的费用。

仅仅使用两根电线就可以传送现场设备的所有相关信息和数据。

在欧洲，PROFIBUS-DP总线是居于领先地位的开放的现场总线系统，并且成功地推广到世界各地。

应用范围包括生产过程中的自动化，过程控制和楼宇自控。

PROFIBUS-DP总线作为国际的、开放的现场总线标准，已经由EN50170现场总线标准进行了标准化。

该标准化确保独立于制造商，并且在最大程度上保护制造商和用户的利益。

1.2基本特征

PROFIBUSDP总线决定了一个由它把分散的数字自动化设备连接在一起的、串行的现场总线系统的技术和功能特点。

PROFIBUSDP总线区分主站设备和从站设备。

PROFIBUSDP总线被设计成在现场级以极高的速度传递数据。

这里的中央控制设备，比如PLC或PC机，通过一个高速的串行接口同外围的现场站进行开关量及/或模拟量的输入输出数据通讯。

通过符合EN50170标准的PROFIBUSDP基本功能，就可以实现所需的通讯功能。

▲主站设备控制总线上的数据交换。

主站被允许毋需一个外部请求就可以发送信息。

在PROFIBUS协议中，主站通常也被称作主动站。

▲从站设备典型的从站设备是输入输出设备，如流量计、温度计、压力计、执行机构等。

它们不具备访问总线的能力，也就是说，它们仅仅可以确认已经接收到信息，或者，在主站的要求下发送信息到主站。

从站通常也被称作被动站。

1.3PROFIBUSDP总线的基本功能

主站循环地从从站读取输入信息，循环地把输出信息写入到从站。

除了这种过程映像的循环数据传输方式，PROFIBUSDP总线还提供了强有力的诊断和调试功能。

通过主站和从站上的监控功能来监控数据交换。

▲功能

-点对点对等（网络数据传输）或多点广播（控制命令到所有的从站）。

-DP主站和DP从站间的循环（周期性）数据交换。

-动态地激活或撤销一个DP从站。

-检查DP从站的配置。

-同步输入及/或输出。

▲保护功能

-所有的信息是以汉明距离HD=4的方式来传递。

-DP从站的看门狗。

-DP从站的输入输出存取保护。

-主站可配置时间间隔的网络数据传输监控。

-可调整的安全性能。

2安全须知

警告标识：

表示须特别注意内容，大部分情况与安全操作有关。

2.1和安全有关的术语

本手册必须和相对应型号的电动执行机构的安装使用说明书结合在一起使用。

当进行和执行机构有关的工作时，必须遵循包含在使用说明书中的安全准则。

本手册只包含与PROFIBUS接口有关的内容。

建议由专业的技术支持人员进行所有的安装、调试和服务的工作。

3总线连接

3.1内部结构

PROFIBUS-DP通讯卡如图1中的

卡所示，通过接插件与电动执行机构的主板相连后构成具有PROFIBUS-DP通讯功能的电动执行机构。

若需要总线冗余的场合，则由图1中的

卡（主卡）和

卡（冗余卡）通过接插件合并后与电动执行机构的主板相连。

其485通讯接口与执行机构的葵花接线盘相连接（参照表1），可以根据PROFIBUSDP组网规则与用户主站连接使用。

注：

总线冗余须在订货时提出，关于冗余的说明请看第6章。

关于工作和储存环境条件，要求：

工作温度：

-30℃～+70℃

储存温度：

-50℃～+85℃

相对湿度：

5%～95%（50℃）非冷凝状态

3.2电气连接

特别说明：

RAⅡ/RQⅡ/RQMⅡ系列和RAⅢ/RQⅢ/RQMⅢ系列在总线通讯方面的区别仅在于接线方式和接线端子号的不同。

详见以下说明：

3.2.1执行机构中有关PROFIBUSDP的接线端子

RAⅡ/RQⅡ/RQMⅡ系列PROFIBUSDP执行机构与现场总线相关的接线端子说明如下表：

执行机构接线盘

说明

执行机构接线盘

说明

17号端子

（

卡总线Ａ端）

15号端子

（

卡（冗余卡）总线Ａ端）

16号端子

（

卡总线Ｂ端）

14号端子

（

卡（冗余卡）总线Ｂ端）

18号端子

RS485接口公共参考地

（S），在要求不高的场合可以不接。

30号端子

RS485接口公共参考地

（S），在要求不高的场合可以不接。

24号端子

卡终端电阻Ａ端

47号端子

卡（冗余卡）终端电阻Ａ端

21号端子

卡终端电阻Ｂ端

46号端子

卡（冗余卡）终端电阻Ｂ端

29号端子

接大地（E）。

通常与信号线的屏蔽层相连。

RAⅢ/RQⅢ/RQMⅢ系列PROFIBUSDP执行机构与现场总线相关的接线端子说明如下表：

执行机构接线盘

说明

执行机构接线盘

说明

17号端子

（

卡总线Ａ端）

15号端子

（

卡（冗余卡）总线Ａ端）

16号端子

（

卡总线Ｂ端）

14号端子

（

卡（冗余卡）总线Ｂ端）

18号端子

RS485接口公共参考地

（S），在要求不高的场合可以不接。

30号端子

RS485接口公共参考地

（S），在要求不高的场合可以不接。

42号端子

卡终端电阻Ａ端

36号端子*

卡（冗余卡）终端电阻Ａ端

3号端子

卡终端电阻Ｂ端

24号端子

卡（冗余卡）终端电阻Ｂ端

29号端子

接大地（E）。

通常与信号线的屏蔽层相连。

*注意：

RAⅢ/RQⅢ/RQMⅢ系列PROFIBUSDP执行机构的接线盘的36号端子已调整为

卡（冗余卡）终端电阻Ａ端，而不是原来的外部电压控制信号的负端。

若需要用到外部电压辅助控制时，原本接36号端子的连接线要改成接4号端子。

3.2.2有关“信号公共参考地”和“大地”接线端子的处理方法：

现场条件

推荐接法（默认其中2芯作为信号线）

可能存在雷击（如空中架线情况）；可能存在较高的共模干扰（通讯距离长）

采用3芯屏蔽线。

其中一芯作为信号参考地与执行器接线盘18号端子相连；屏蔽线接执行器接线盘的地线端子，终端接大地。

无雷击可能；可能存在较高的共模干扰

采用2芯屏蔽线。

其中屏蔽线作为信号参考地与执行器接线盘18号端子相连。

可能存在雷击；无较高的共模干扰可能

采用2芯屏蔽线。

屏蔽线接执行器接线盘的地线端子，终端接大地。

无雷击可能；无较高的共模干扰可能

采用不带屏蔽双绞线（适用于通讯距离短、要求较低的场合）

注：

表中只是例举了与I卡的接线，

卡则类同。

3.2.3信号线的接法

如图2-1（RAⅡ/RQⅡ/RQMⅡ系列）和图2-2（RAⅢ/RQⅢ/RQMⅢ系列）所示接法，在一段总线网络中最多可以接32个类似PROFIBUSDP执行机构的从设备。

如果需要在一个总线网络中连接更多的PROFIBUSDP从设备，可以使用中继器将各段网络连接起来，而整个网络（表示一个单主站网络）最多可容纳126个PROFIBUSDP从设备。

图2-2：

RAⅢ/RQⅢ/RQMⅢ系列PROFIBUSDP信号端子接线方法

图2-1：

RAⅡ/RQⅡ/RQMⅡ系列PROFIBUSDP信号端子接线方法

图3示例了单个网络的整体模式。

图3：

总线网络段中的PROFIBUSDP执行机构

通讯电缆参数：

　　电缆设计：

屏蔽双绞电缆

浪涌阻抗：

在3～20MHz频率内为135～165Ω

　　　　　　　　每单位长度的电容：

<30pF/m

线径：

>0.64mm

导线面积：

>0.34mm²，与AWG22一致

回路电阻：

<110Ω/km

3.3设备描述文件（GSD）

使用PROFIBUS-DP总线接口通讯时还必须在主站上加载相应的GSD文件，GSD文件由生产商提供。

连接到PROFIBUS-DP总线上的设备的性能由设备的制造商以设备数据表和设备主文件（GSD文件）的形式进行归档，用户可以使用这些文件。

GSD文件的结构、内容和代码都是标准的。

因此，任何DP从站都可以很方便地通过使用来自不同生产商的配置设备进行配置。

PROFIBUS协会以非确定生产商的数据库的形式归档文件，并且需要时可提供详细的设备数据。

下面的GSD文件适用于RAII、RQII、RQMII系列和RAⅢ，RQⅢ，RQMⅢ系列电动执行机构的PROFIBUSDP接口：

RAGA0CA0.GSD（GSD文件请向本公司索取）。

且每台PROFIBUSDP总线设备都有自己的识别号。

本产品被PROFIBUS用户协会授予了下面的识别号：

0x0CA0。

3.4进入远程控制模式

总线控制只能在“远程”方式下才能有效。

而在“就地”和“停止”方式下只对总线控制命令做保存处理，而不执行。

可以通过执行器上的方式旋钮来选择进入“远程”方式。

但要注意，在“远程”方式下，若有非总线控制信号（远程自动控制或远程开关信号）存在，总线控制也将失效。

4技术数据

4.1硬件接口和电缆

通讯标识

PROFIBUSDP，遵从EN50170、DIN19245标准。

网络拓扑结构

线性（总线）结构。

运行中连接或断开一个从站而不影响其它站是可能的。

传输介质

屏蔽双绞线，铜缆，遵从EN50170标准。

接口

EIA-485（RS485）

传输速率及

电缆长度

波特率（kbit/s）

9.6

19.2

45.45

93.75

187.5

500

1,500

3,000

不带中继器的最大电缆长度

1,200m

1,000m

400m

200m

100m

带中继器的最大电缆长度

约10km

约4km

约2km

约1km

站的类型

-1类DP主站，例如中央控制器如PLC，PC等。

-2类DP主站，例如编程或配置工具。

-DP从站，如电动执行机构，具有开关量及/或模拟量输入/输出的设备。

站的数量

不带中继器最多32个站，带中继器可扩展至126个站。

总线存取

主站之间采用令牌环，主站对从站采用轮询。

单主站或多主站系统都是可能的。

4.2通讯数据格式

4.2.1输出（主站==>执行机构）

输出数据由2个字节组成：

第一个字节为动作类型，第二个字节为附加说明，第二个字节只在调节指令中有效。

具体格式如下表：

命令

第一个字节

第二个字节

停止

10H*（Bit4）

保留

关

01H（Bit0）

保留

开

02H（Bit1）

保留

ESD

03H（Bit0+Bit1）

保留

调节

08H（Bit3）

从00H到0FFH的数，分别对应阀位0％～100％

切换到通道

2xH（Bit5）

保留

切换到通道

4xH（Bit6）

保留

*注：

第一个字节中其它未定义的命令编码也会和10H一样有“停止”的作用。

而当第一个字节等于00H时的动作则取决于“总线控制”的设置。

当“总线控制”设置为“点动”时，00H也可做为“停止”命令；而当“总线控制”设置为“保持”时，00H则是保持原来的工作状态（打开、关闭或停止）。

“总线控制”的设置方法请详见5.8章节。

4.2.2输入（执行机构==>主站）

输入数据由8个字节组成，从低位地址到高位地址分别表示为：

IDATA1、IDATA2、IDATA3、DIAGR1、POSITN、RAWPOS、NJ、DIAGR0,他们的含义如下表所示，表中的辅助信号指远程开关量控制信号

字节1

IDATA1

BIT0

=1，表示正在动作（电动或手动）

BIT1

=1，表示正处于关限位

BIT2

=1，表示正处于开限位

BIT3

=1，表示电机过热

BIT4

=1，表示监视继电器吸合（工作正常）

BIT5

=1，表示方式旋钮在就地方式

BIT6

=1，表示方式旋钮在远程方式

BIT7

保留

字节2

IDATA2

BIT0

=1，表示已触发电动关闭

BIT1

=1，表示已触发电动打开

BIT2

=1，表示中断定时器正处于停止位置

BIT3

=1，表示正在禁动时间内

BIT4

=1，表示“开阀联锁”信号有效

BIT5

=1，表示“关阀联锁”信号有效

BIT6

=1，表示位置调节命令有效

BIT7

保留

字节3

IDATA3

BIT0

=1，继电器S1吸合

BIT1

=1，继电器S2吸合

BIT2

=1，继电器S3吸合

BIT3

=1，继电器S4吸合

BIT4

=0，辅助3输入/无辅助保持动作信号[注1]

=1，辅助3输入/有辅助保持动作信号[注1]

BIT5

=0，辅助2输入/无辅助关动作信号[注1]

=1，辅助2输入/有辅助关动作信号[注1]

BIT6

=0，辅助1输入/无辅助开动作信号[注1]

=1，辅助1输入/有辅助开动作信号[注1]

BIT7

=0，辅助4输入/无辅助ESD信号[注1]

=1，辅助4输入/有辅助ESD信号[注1]

字节4

DIAGR1

BIT0

=1，表示电机堵转

BIT1

保留

BIT2

=1，表示阀位出错

BIT3

=1，表示正在执行位置调节命令

BIT4

=1，表示收到总线ESD命令

BIT5

=1，辅助开、关、点动/保持控制被允许

BIT6

保留

BIT7

保留

字节5

POSITN

调节阀位

BIT0~BIT7

=00～FF，表示从POSMIN到POSMAX之间的百分比位置，00表示0％，FF表示100％

字节6

RAWPOS

物理阀位

BIT0~BIT7

=00～FF，表示从0％行程处到100％行程处之间的百分比位置，00表示0％，FF表示100％

字节7

转矩

BIT0~BIT7

=00～FF，表示从0％额定转矩到100％额定转矩之间的百分比，00表示0％，FF表示100％

字节8

DIAGR0

BIT0

=1，表示执行机构转向错误。

BIT1

=1，表示死区设定出错

BIT2

=1，表示丢信时间设定出错（置位时，DP控制被禁用）

BIT3

=1，表示正处于关过矩

BIT4

=1，表示正处于开过矩

BIT5

=1，表示电源缺相

BIT6

保留

BIT7

=1，内部数据通讯出错（卡通讯故障）

[注1]依据参数（PARAMETER）设置中的“辅助控制输入”屏蔽寄存器（AUXMSK）的设置，反馈相应的状态信息。

4.2.3使用GSD文件设置执行机构参数说明

字节标志

值

意义

POSALS

丢信动作

00H

禁止丢信动作功能

01H

总线信号丢失时，执行机构动作到开限位

03H

总线信号丢失时，执行机构动作到关限位

05H

总线信号丢失时，执行机构停止不动作

07H

总线信号丢失时，执行机构动作到LOSPOS指定的位置

POSMIN

调节低限

00H~0FFH

指定调节关限阀位所对应的实际阀位，00H对应实际阀位的0％，0FFH对应实际阀位的100％

POSMAX

调节高限

00H~0FFH

指定调节开限阀位所对应的实际阀位，00H对应实际阀位的0％，0FFH对应实际阀位的100％

POSDBD

调节死区

01H~63H

指定调节死区，死区值可以是从1到99之间的任意值，1表示死区为调节行程的0.1％，99表示死区为调节行程的9.9％。

POSMIT

制动时间

00H~32H

指定刹车制动时间，设定小于03H，则取消刹车制动。

03H表示3ms,32H（50）表示50ms。

AUXMSK

辅助控制

BIT7

=1，允许远程辅助ESD功能

BIT6~BIT4

=000B，表示禁止远程辅助开、关、点动/保持功能；=111B允许远程辅助开、关、点动/保持功能

BIT3

=1，远程辅助ESD高电平有效；=0，远程辅助ESD低电平有效；

BIT2~BIT0

=000B，表示远程辅助开、关、点动/保持功能低电平有效；=111B高电平有效

LOSPOS

丢信位置

00H~0FFH

当POSALS=07H时，指定总线丢信时，执行机构动作到该字节指定的位置。

00H表示实际阀位的0％，0FFH表示实际阀位的100%

DPSLTO

丢信时间

01H~0FFH

当总线上的信号丢失时间达到DPSLTO指定的值时，执行机构判断为丢信，并执行设定的丢信动作。

01H表示丢信判断时间为1S，0FFH表示丢信判断时间为255S。

注：

以上参数一般用户可以直接使用本产品相应GSD文件里的默认值，而不需要一一设置。

GSD文件的默认设置为：

丢信时，执行机构保位不动；调节行程等于实际的行程；死区为1％；远程辅助控制不允许；丢信判断时间为10S，制动时间为0。

5执行机构的菜单设定

与PROFIBUSDP总线控制相关的设置在如图4所示的菜单中进行。

用户可通过按红外设定器任意键进入菜单，使用进入“二级设定”，使用　　反显“控制类别”，然后用　　或　　　切换到“P总线”，最后按进入。

具体设置说明如下：

5.1“本机地址”设置

“本机地址”设定范围为0～126，使用　　或　　键修改地址，按　　键保存设置。

这个“本机地址”是指I卡（主卡）的总线地址。

注意：

只有在执行机构重新上电后，本次设置才会生效。

总线上的每个设备都是通过总线地址来进行识别处理的，这个地址在单个总线网络上必须是唯一的。

5.2“丢信时间”设置

如果执行机构在设定的“丢信时间”内没有检测到总线上有任何有效的数据传输，则认为总线通讯丢信，此时执行机构将按照“丢信动作”设置内容执行用户的要求。

用户使用　　健选中（反显）“丢信时间”，用　　或　键修改设置，设定范围为１～255秒，按　　键保存设置。

5.3“丢信动作”设置

当执行机构检测到总线已经丢信时，执行机构将按照“丢信动作”设置执行。

“丢信动作”可以设置为禁用、全开、全关、保位或位置。

用户使用　　键选中（反显）“丢信动作”，用　　或　　　键修改设置，按键保存设置。

以下是各设置的具体说明：

设置为“禁用”：

执行机构将不进行丢信检测、判定；

设置为“全开”：

当总线丢信时，执行机构自动运行到全开位置；

设置为“全关”：

当总线丢信时，执行机构自动运行到全关位置；

设置为“保位”：

当总线丢信时，执行机构自动保持当前位置不动；

设置为“位置”：

当总线丢信时，执行机构自动运行到由“丢信位置”设置指定的位置。

“丢信位置”须通过总线设置，详见4.2.3。

5.4“总线ESD”设置

当执行机构收到来自总线的“ESD”动作命令时，执行机构运行到“总线ESD”设置指定的位置（全开、全关、保位）。

用户使用　　键选中（反显）“总线ESD”，用　　或　　　键修改设置，按键保存设置。

5.5“调节低限”和“调节高限”设置

如图5所示，“调节低限”是指“调节行程”的0%处，“调节高限”是指“调节行程”的100%处。

用户可以通过设定“调节低限”和“调节高限”来确定“调节行程”，“调节低限”和“调节高限”分别可以是实际阀位内的任意位置。

需要强调的是：

总线位置调节命令以及远程4~20mA电流调节控制都是对“调节行程”而言的，而且设置“调节低限”大于“调节高限”如图5（b）所示可以实现反向调节控制和阀位反馈。

对于不使用此功能的用户，须要求“调节低限”和实际关限位重合，“调节高限”和实际开限位重合，即设置“调节低限”为0%，“调节高限”为100%。

只有这样才能保证用户使用位置调节命令时，得到与实际阀位相符的控制目的及“调节阀位”反馈值。

注：

“调节阀位”是指在“调节行程”内，相对于“调节低限”的阀位百分比值。

5.6“辅助输入”设置

PROFIBUSDP系列执行机构向用户开放了4个辅助输入端口，用于向主站反馈其它设备的数字开关量逻辑状态，也可作为远程辅助控制信号输入端。

如图3.1所示菜单，每一个辅助输入端口均可以被单独设置为辅助输入端口或相应的辅助控制信号输入端。

当作为辅助输入时，用户可以设置为“高电平反馈1”，即输入接入24VDC或220VAC信号（具体接法请参考相应型号的产品安装使用说明书）时，向主站反馈逻辑“1”，无信号接入时反馈逻辑“0”；对应的也可以设置为“低电平反馈1”，即没有信号输入时向主站反馈逻辑“1”，有信号时反馈逻辑“0”。

所有辅助输入编程为辅助输入时亦是如此。

当辅助输入被编程为辅助控制信号输入端时，用户可以设置为“高电平有效”，即输入端接入24VDC或220VAC信号时，表示相应的辅助控制命令有效，并向主站反馈逻辑“1”，无信号接入时则表示该命令无效，且向主站反馈逻辑“0”；对应地也可以设置为“低电平有效”，即输入端没有信号时，相应的辅助控制命令有效，并向主站反馈逻辑“1”，而有信号时则表示该命令无效，且向主站反馈逻辑“0”。

所有辅助输入编程为相应的辅助控制输入时亦是如此。

5.7“冗余设置”

用户使用　　键选中（反显）“冗余设置”，然后用　　或　　　键修改设置。

可以选择“允许”和“禁用”。

按键确认。

当选择了“允许”，会进入“冗余地址”的子菜单，这里可以设定Ⅱ卡（冗余卡）的总线地址，设定范围是1~126。

同样也是在执行机构重新上电后才能生效。

注：

冗余功能须在订购时说明。

5.8“总线控制”设置

用户使用　　键选中（反显）“总线控制”，然后用　　

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