1 / 41

Profibus Training Course Presented by GE SGM Team

GE Fanuc Automation. GE Fanuc Automation. Profibus Training Course Presented by GE SGM Team. 课程内容. Profibus 与 OSI 7 层网络模型 Profibus 的物理层 Profibus 的数据链路层 Profibus 的高层协议 有关 Profibus DP 的技术术语 GE Fanuc 的远程 I/O--- Field Control 建立 90-70 PLC 的 Profibus DP 网络

thom
Download Presentation

Profibus Training Course Presented by GE SGM Team

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. GE Fanuc Automation GE Fanuc Automation Profibus Training Course Presented by GE SGM Team

  2. 课程内容 • Profibus 与 OSI 7 层网络模型 • Profibus 的物理层 • Profibus 的数据链路层 • Profibus 的高层协议 • 有关 Profibus DP 的技术术语 • GE Fanuc 的远程 I/O--- Field Control • 建立 90-70 PLC 的 Profibus DP 网络 • 建立 90-30 PLC 的 Profibus DP 网络

  3. 用户 应用层 表示层 会话层 运输层 网络层 数据链路层 物理层 Profibus 与 OSI 7 层网络模型 • Profibus 的全称是 Process Field Bus，可见 Profibus是一种 适用于工业过程控制的局域网 • 作为一个局域网，Profibus 必须至少具有 OSI 参考模型中的第一、二层 • 网络的第一层包括了网络设备的接口及其 传输技术，这是任何一个网络设备都必须 具有的 • 网络的第二层是数据链路层，它负责处理 网络设备如何共享传输介质 主机 层次 7 6 5 4 3 2 1 物理层连接 (传输介质)

  4. Profibus 与 OSI 7 层网络模型... • Profibus 的三个子集：FMS, DP 和 PA在物理层的定义有所不同, DP与FMS均采用RS485技术， PA采用IEC 1158-2技术 • 但是，这三个子集在数据链路层 均采用符合 IEEE802.4 标准的逻 辑令牌环协议 • 在第二层以上，这三个子集采用 各自的高层协议对应不同的通讯 任务：FMS主要完成 PLC与PLC 之间的通讯，DP用于PLC与分散 I/O之间的通讯，PA用于过程控 制中主控制器向传感器供电并读 取信息

  5. Profibus 与 OSI 7 层网络模型... • Profibus 的DP、FMS和PA所完 成的不同任务如右图所示 • Profibus DP 所构成的分散型I/O 控制方案与传统的集中型控制方 案相比，具有节省电缆、排除故 障方便等优点

  6. G B C Profibus 与 OSI 7 层网络模型... • 传统的集中型I/O控制方案如左图所示 • 以 Profibus DP 为代表的分散型I/O控制方案如右图所示 接线端子排 去现场设备 分散I/O 集中I/O

  7. Profibus 的物理层 • Profibus PA 在物理层采用 IEC 1158-2 传输技术 • 每段32个设备，最多126台设备 • 每段只有一个电源，向该段上的设备供电，每站消耗常量稳态基本电流(10mA)，信号的调制电流从+/-9mA到基本电流之间 • PA与 DP的之间通过分段耦合器连接，分段耦合器还是供电装置 波特率31.25k，总线 电缆两端装有无源RC 终端器，电缆最大长 度小于 1900m

  8. Profibus 的物理层... • DP与FMS均采用RS485传输技术 • 每个网站应提供9针D型连接器作为总线接口，实际有用的只有4根针 • 每个网站9针D型连接器中3号针串连在一起，8号针也串连在一起 • 总线电缆的两端须安装有源终端电阻来保证总线通讯的可靠

  9. Profibus 的物理层... • Profibus DP/FMS按分段方式构成网络 • 每段可有32台设备，整个网络可有 127台设备 • 每段的电缆长度与总线的波特率有一定的关系，见下表 • 段与段之间可通过中继器相连，网上中继器最大个数在 3 和 10 之间

  10. Profibus 的物理层... • 中继器(Repeator)的作用是将传输信号放大、整形，中继器的引入不可避免会引起位传输的延迟 • 当网络上设备太多、网络总线太长，引起传输信号衰减严重时，就应该考虑使用中继器 • 中继器两边的网段必须使用相同的波特率 Profibus DP 中继 器

  11. 星型耦合器 网站 网站 网站 网站 Profibus 的物理层... • 在电磁干扰很大的环境下、或者为了增加总线传输距离，Profibus DP/FMS 允许使用光纤传输技术 • 每台设备有两根光纤，一根用于发送，另一根用于接受 • 每台设备通过光纤连到星型耦合器，耦合器将接受到的光信号分送给连到它的每台设备 • 这种拓补结构看似星型的，实际上仍是总线型的 • 光纤的传输距离一般在1km左右，已有RS485/光纤转换器

  12. Profibus 的数据链路层 • Profibus FMS/DP/PA 在网络的第二层都运行相同的介质存取协 议：Fieldbus Data Link(FDL) • Profibus 网上的设备可分为主站和从站(Master-Slave) • 所有运行 FMS协议的设备都是主站，运行 DP和 PA协议的设备有 主站和从站之分，每个主站有权控制总线访问其他设备 • 主站之间依靠令牌的传递依次获得总线的控制权

  13. Profibus 的数据链路层... • 网络上的每个主站都设有一个定时器：实际令牌运行时间。这个定时器 计算从令牌离开本站到令牌再次到达本站的时间，这个时间值与最大令 牌循环时间的差值即是本站可以控制令牌的时间 • 当网络上的令牌环建立后，每个主站保持有三个地址：本站地址TS，前趋地址PS，后继地址NS。TS发送完之后，就发出一数据帧将令牌转移 给NS，并监听NS是否发送数据帧 • 如果NS没有响应，则TS断定NS已经不活动。TS会发出广播帧，征询是 否有其他站的站地址比NS小，如有，则该站取代NS在逻辑环中的地位, 这就完成了一个不活动站的删除 • 每个站在获得令牌若干次之后，总会发出广播帧，询问网上是否有站号 在TS与NS之间的站，如有一个，则该站插入逻辑环。如有多个，则TS 发出分解争用帧，每次允许一个站插入逻辑环 • 逻辑环的初始化操作是令牌的争用过程，只有一个站争得令牌，其余站 按站插入算法插入逻辑环

  14. Profibus 的高层协议 • Profibus DP 的第三至第七层是由DDLM(Direct Data Link Mapper)来 完成的，在第七层之上，主站的DP协议要完成如下任务：根据主站中有关各个从站的配置信息，向各从站发出配置查询命令，如果从站的实际 配置情况与主站中关于该从站的配置情况相符，则主站将开始与该从站 周期性的数据交换，每个 DP 从站可有 244 个输出字节和 244 个输入字 节 • Profibus FMS的第七层是现场总线信息规格(Fieldbus Message Specification)，第七层与第二层之间是低层接口(Lower Layer Interface, LLI)。设备的 FMS 上层协议提供以对象为主的客户机-服务器 通讯 • Profibus PA的高层协议与DP类似，它采用了扩展的DP协议

  15. 有关 Profibus DP 的术语 • GSD文件：每个Profibus设备的技术性能(如：I/O数量)、总线参数(如：所支持的波特率)均在GSD文件中说明，GSD也称为电子设备数据库文件 用户在利用网络组态软件配置主站时，需要提供每个从站的GSD文件以 告诉主站每个从站的参数 • Gap Factor：Profibus的主站获得多少次令牌后，应允许有新站插入， 次数即是 Gap Factor • Target Rotation Time(最大令牌循环时间)：网络中令牌循环一周的可能 的最长时间，该参数往往由网络组态软件自动计算出 • Actual Token Runtime(实际令牌运行时间)：从令牌离开本站开始计时 的时间值，令牌再次到达本站时，该计时值清零。该值与最大令牌循环 时间的差值即是本站可以控制令牌的时间 • Slot Time：主站发出数据帧之后，等待响应的时间值

  16. 远程I/O --- Field Control • Field Control 是 GE Fanuc 的 Profibus DP从站 • 一个 Field Control 远程I/O 站由总线接口单元(BIU)和 I/O 模块组成 • 总线接口单元负责接收总线数据和向总线发送数据，同 时，BIU还负责与I/O模块交 换数据 • BIU提供标准的9针D型网络接口 • BIU上的8位DIP开关用于设定 Field Control 的站号， SW8设置从站站号是硬件设定还是软件设定，SW1-7设 定硬件从站站号

  17. 远程I/O --- Field Control • 如果BIU上的SW8设成 ON，则 Field Control 的从站站号由 SW1-7 决定。如果 SW=OFF, 则 从站站号由手持式编程器设定 • BIU 上的 15针D型接口用于连接 手持式编程器 • 在手持式编程器上，可设置一些 参数 • 通常，Auto Config 应设成 Enable，这使得 BIU 能自动扫描 检测 I/O 模块 • 在手持式编程器上还可以监视、 强制本站的 I/O 状态 • BIU 可以自动检测总线的波特率

  18. 远程I/O --- Field Control • BIU 上有三个LED指示灯, 分别为：PWR、OK 和 Run • PWR 灯代表 BIU 的24V 供电正常 • OK 灯代表 BIU 自检通过, 如果 BIU 下面的I/O模块 发生故障或者增加、减少 了I/O模块，OK 灯会闪烁 排除故障后再重新上电，OK灯恢复正常 • Run 灯代表 BIU 与主站 正常通讯，如果 Run 闪 烁，则表明 BIU 下面的 I/O 被 HHP 强制着

  19. 远程I/O --- Field Control • Field Control单元与 主站交换数据的准则 如下：每次BIU向主 站发送数据时，BIU 除了汇报本站所有输 入模块的信息，还汇 报两个字节的故障诊断信息；每次主站向 BIU发送数据时，除了送出所有输出模块的信号外，还向BIU送出两个字节长度的清除错误命令 • 故障诊断和清除错误命令的数据格式如右 故障诊断 清除错误

  20. 远程I/O --- Field Control • 通过 HHP(手持式编程器)对 Field Control 进行 I/O 的强制操 作步骤如右 • 将 HHP 连在 BIU 上，HHP 的初 始菜单如右图第一级所示，按1进 入I/O监控，按2进入组态 • 将一个变量设置成强制状态后， 该变量的状态值左侧会显示 * 表 明该变量目前处于强制状态 • 用光标移动键找寻 I/O 地址 按1 按1 按 ENT 按1

  21. 建立 90-70 PLC的 Profibus DP网络... • 建立 90-70 PLC 的 Profibus DP网络的基本步骤如下： 1. 设置 5136-PFB 的DIP开关和跳线，设置 Field Control 的DIP开关 2. 在 COM PROFIBUS 软件中，组态网上的所有主站与从站，并将组态 文件输出成二进制文件 3. 在 CPU中装入 5136-PFB 的初始化程序 4. 运行 CPU，并在 PC机上运行 Hyper Terminal 软件，将二进制文件 下载给 5136-PFB 模块

  22. 建立 90-70 PLC的 Profibus DP网络 • 90-70 PLC的 Profibus接口模块是 SS-Tech 公司生产的 5136-PFB-VME模块，该模块可提供DP、FMS功能 • 5136-PFB 提供标准的 9针D型网络接口 • 5136-PFB 提供五个 LED 指示灯，从上至下分别为： PASS：该灯由VME总线主站(PLC的CPU)向 5136-PFB的内部寄存器写 入代码后点亮。通常CPU对5136-PFB初始化后，该灯亮 FAIL：该灯与 Pass灯相反 OK：当5136-PFB模块的看门狗正常工作时，该灯点亮 SYS：网络上的所有从站均正常通讯，该灯点亮 COMM：5136-PFB 模块获得令牌时点亮 • 5136-PFB 模块上有一组 DIP 开关用来设置该模块在 VME 总线上的地 址

  23. 建立 90-70 PLC的 Profibus DP网络... • 设置 Field Control 的 DIP 开关为：SW8 = ON，SW1=1, Sw2=1 SW3-SW7=0，这使得 Field Control 的站号被设为 3 • 用 HHP 设置 BIU 的 Auto Config = Enable，并查看 Profibus ID • 设置 5136-PFB 的 DIP 开关为：SW1=OFF，SW2- SW10=ON， 这使得 5136-PFB 的 VME 总线地址被设为 8000H

  24. 建立 90-70 PLC的 Profibus DP网络... • COM PROFIBUS 软件包是 Profibus 模块的常用组态工具， 5136-PFB也需要用该软件包来生 成组态文件 • 该软件可以在 Win3.1和 Win95 下运行 • 因该软件被设计成可以在 Siemens PG710/750/770 等专用 编程器上运行，所以在一般 PC 机上安装时，不要选择 Online 功 能和 Memory Driver • 安装完软件之后，应将所有 GSD 文件拷贝到 COM PROFIBUS 的 GSD子目录下，将5136-PFB的 2mh文件拷贝到 Masters子目录 下

  25. 建立 90-70 PLC的 Profibus DP网络... • 进入 COM PROFIBUS 软件包， 可以在 File 菜单下选择建立新文 件(New)或打开已有文件(Open) • 在 COM PROFIBUS 软件包中， 一个主站的组态文件的扩展名为 et2 • 每次增加一个从站设备的 GSD 文件到 COM PROFIBUS 中，用 户应该执行 Scan GSD Files 操作 • 用户也可选择 Open GSD Files 操作来阅读 GSD 文件中的数据 信息

  26. 建立 90-70 PLC的 Profibus DP网络... • 选择 New (建立新文件)，窗口弹出如下 • 用户必须选择主站类型：5136-PFB • 用户还须为主站选定站号(Address)

  27. 建立 90-70 PLC的 Profibus DP网络... • 选好主站类型及站号之后，主站 显示在窗口中，如左图所示 • 此时，可以开始配置从站 • 用鼠标选中 others • 将鼠标移至主站下方点击，如下 窗口弹出，要求用户选定从站站 号

  28. 建立 90-70 PLC的 Profibus DP网络... • 选定从站类型(如: Field Control) • 从站显示在主站下方，双击从站 图标，从站的组态窗口显示如下:

  29. 建立 90-70 PLC的 Profibus DP网络... • 在从站的组态窗口中，每一行对应从站的 BIU 或 I/O 模块 • 如果 Field Control 带有一个 BIU 和 一个 16点输入模块、一个 8点输出 模块，则第一行对应 BIU，第二行对应 16点DI，第三行对应 8点DO • 用户可选中 Order No. 或双击 ID下的空白栏来组态每个 I/O 模块

  30. 建立 90-70 PLC的 Profibus DP网络... • 选择 Order No. 组态 I/O 模块的窗口如上所 示 • 双击 ID 下的空白栏组 态 I/O 模块的窗口如下 所示，在此窗口中，须 选择每个 I/O 模块的类 型(I、O、I/O)和数据 长度，之后自动产生 ID 代码

  31. 建立 90-70 PLC的 Profibus DP网络... • 对于一个 Field Control 单元包含 一个 BIU，一个16点输入模块 和一个8点输出模块，其在 COM PROFIBUS 中的组态如下：

  32. 建立 90-70 PLC的 Profibus DP网络... • 生成了一个主站的组态文 件之后，应该将该文件输 出转换成二进制文件，以 便下载给5136-PFB模块 • 在 File 下选 Export --- Binary File，即可完成二 进制文件的转换 • 二进制文件的扩展名是 2bf • 此时，COM PROFIBUS 的操作全部完成

  33. 建立 90-70 PLC的 Profibus DP网络... • 现在，应利用 Hyper Terminal将 二进制文件下载到 5136-PFB中 • 在 Win95 的 Accessories 中选 Hyper Terminal, 窗口如右 • 双击 Hypertrm, 窗口如下，选 Direct to COM1

  34. 建立 90-70 PLC的 Profibus DP网络... • 建立好这个连接后就可以运行这 个连接 • 让 CPU 运行 5136-PFB 模块的 初始化程序，5136-PFB上的 SYS 灯会开始闪烁 • 当 SYS 停止闪烁时，在 Hyper Terminal 中按住“*”直到与 5136-PFB建立通讯, 此时，SYS 与COMM交替闪烁(橙色) • 键入 rec2bfXmodem 命令 • 在 Transfer 菜单下选 Send File 操作，再选中二进制文件，利用 Xmodem 协议下载二进制文件 • 键入 exit，并选择将二进制文件 载入 5138-PFB的Flash Memory

  35. 建立 90-70 PLC的 Profibus DP网络... • 如果主站的组态文件与实际的从站情况相符，且网络电缆连接正常，则 5138-PFB 上的 LED除 FAIL外全部点亮 • 这表明你已成功建立了 90-70 Profibus DP 网络

  36. 建立 90-70 PLC的 Profibus DP网络... • 在 90-70 CPU 中，GE Fanuc 提 供标准的子程序块来初始化 5136-PFB 模块，并读取 5136-PFB 模块中的数据 • 程序如右图所示，INIT子程序用 于初始化 5136-PFB，Get 和 Put用于读写 5136-PFB 的数据

  37. 建立 90-30 PLC的 Profibus DP网络 • 90-30 PLC的 Profibus DP 主站模块如右图 • 标准的9针 Profibus 连接器 • 9针 RS232 连接器用于下载 Firmware，更新模 块版本 • 该模块只须用 Cimplicity Control 对它组态， 不需要额外的组态软件 • 三个 LED 指示灯：OK、RUN、PWR • PWR灯：绿色--正常，黄色--模块故障 • OK灯：绿色--模块从CPU接收到正确组态内容 黄色--模块没有从CPU接收到正确组态内容 • RUN灯：绿色--模块在进行总线通讯，所有从站 通讯正常且无故障 红色--模块不进行总线通 讯 黄色--模块在进行总线通讯，但总线有故 障或总线上的从站有故障

  38. 建立 90-30 PLC的 Profibus DP网络... • 进入 Cimplicity Control，在 机架上配置 Profibus DP 主模 块。注意，该模块在 Bus Controller 菜单中 • 90-30 Profibus DP 主模块的 配置菜单第一页(Settings)显 示如右 • 在 Bus Address 中应填入本 站站号 • Status Reference 是指从站 状态位，一个从站对应一位 • 用户可选择总线的波特率 (Baud Rate)

  39. 建立 90-30 PLC的 Profibus DP网络... • 90-30 Profibus DP主模块的第二 页配置(Slave Information)显示 如右, 其中一行对应一个从站设备 • 窗口中最靠左边的一栏的数字指 的是从站在从站状态字中的状态 位处于的位序号 • 在 GSD File 处应输入该从站的 GSD文件的路径名，如：C:\Cimplicity\Control\GSD\ge0534de.gsd，输入完毕，Cimpicty Control会寻找到该文件并读取 该文件中的信息 • 在 Bus Addr处，应输入从站地址 号 • 其余数据来自GSD文件，用户不 必修改

  40. 建立 90-30 PLC的 Profibus DP网络... • 90-30 Profibus DP 主模块的第 三页配置菜单(Data Area)如右 • 在此菜单中，用户应配置每个从 站的 I/O 信息 • 在 Slave Addr 处输入从站站号 • 在 Module # 处输入从站中每个 I/O 模块的序号，如1，2，3... • 在Type处输入 I/O 模块的类 型 • 在 Length Type 处选择 Word 或 Byte，在Data Length处输入数 据长度, 在Input Offset 和 Output Offset处输入I/O地址 • 对于从站站号为3，带有一个16 点输入和一个8点输出的 Field Control，其组态如右图所示

  41. 建立 90-30 PLC的 Profibus DP网络... • 将此硬件配置信息下载到 PLC 中 • 使得 PLC 从 Stop 切换到 Run 状态 • 察看 Profibus DP 主模块上的 OK 和 Run 灯是否变成绿色 • 如果这两个 LED 指示灯全部变成绿色，表明你已成功建立了 90-30 PLC 的 Profibus DP 网络

More Related