了解Profibus网络基础知识和诊断知识。

了解Profibus网络基础知识和诊断知识。
页面内容

现场总线(从过程现场总线)是自动化技术中的现场总线通信协议。Profibus将自动化系统和控制器与分散的现场设备(如传感器、执行器和编码器)连接起来。Profibus网络使用一根总线电缆交换数据。

Profibus网络的类型

Profibus的两个替代版本通常用于自动化:Profibus DP和Profibus PA。PA和DP包含相同的协议,两者都可以通过耦合器连接。

Profibus DP(分散式外设)通常通过可编程逻辑控制器与生产自动化现场应用中的传感器和执行器等现场设备进行数据交换。

Profibus PA(过程自动化)是在过程自动化应用中,通过过程控制系统来接口测量仪器。

Profibus的早期版本是“现场总线消息规范”的Profibus FMS。Profibus FMS用于可编程控制器和plc之间的接口,在它们之间发送复杂的数据信息。

参考标准

Profibus通信在IEC 61158和IEC 61784中规定。这些标准规定了每个设备如何通信的细节,并描述了数据交换的安全性。

  • 测量和控制用数字数据通信。通信层
  • IEC 61784-1(通信概要)
  • IEC 61784-2(实时以太网RTE)
  • IEC 61784-3(安全通信)
  • IEC 61784 - 4(安全)
  • IEC 61784 - 5(安装)

Profibus协议在工业中的重要性

许多产品,如PLC、驱动器和仪器制造商都提供Profibus。优点是对于每个应用程序,可以使用一个解决方案、相同的库存和相同的知识部分。Profibus可以与12mbps接口,这是自动化世界上最快的现场总线。网络的工作原理是主从式的,主从式将令牌传递给从式,然后传递到封闭系统中的下一站。

配置文件

配置文件是Profibus针对不同设备和应用程序提供的功能的预定义配置。由于概要互操作性,最终用户可以交换来自不同供应商的相同产品。型材可用于编码器,线性传感器,数控机床,驱动器,PLC, SCADA (监控和数据采集)、各种数字仪器等。

现场总线故障排除

建立Profibus网络需要配置和编程软件包。

诊断故障纠正包括与工艺相关的响应、内置的诊断机制来指示SCADA或PLC上的故障,以及Profibus接口突破电缆本身。对Profibus通信的持续监控可以在一些关键问题导致重大生产损失之前发现它们。来自不同设备的诊断是事件触发的,并生成可记录的告警报告。

工程师通常需要两个工具来纠正网络中的错误:总线分析仪来确定协议质量和示波器来确认数据通信的信号质量,例如短路、断线、终止错误等。

Profibus电缆短路将断开与主机的数据通信。在这种情况下,节点上的仪器不会被破坏。用示波器可以检测出短路和到故障点的距离。

诊断功能块

功能块能够诊断每个从设备。诊断信息可以存储在一个数据块中。该数据块还可以在SCADA PC上显示。

诊断中继器

中继器在网络上充当从站,可以将诊断信息接口给主站。该诊断数据包含各种故障类型,如Profibus电缆断路、带屏蔽的导体短路、终止电阻断路、节点诊断等。电缆上的故障位置和类型可以用文字和图形表示来识别。

电力电缆干扰

Profibus接口可能会受到靠近Profibus电缆敷设的电源电缆的干扰。Profibus与电源线之间至少要留有10cm的空气空间。此外,适当的屏蔽对于防止干扰也很重要。

Profibus网络调测重要参数检查表

  • Profibus接线极性(A=绿色,B=红色)应该正确。
  • 确保每个段不超过32台设备。
  • 避免分支线。
  • 仅使用Profibus电缆和连接器。
  • 根据电缆长度设置适当的波特率。
  • 确保每个节点的地址都正确定义。
  • 防止电缆短路和断路。
  • 在传输速度较高的情况下,两台设备之间的最小距离至少为一米。
  • 当涉及EMC时,在同一金属导管内铺设的多个Profibus电缆表现良好。
  • 一个从设备不能有两个主设备。

Profibus DP电缆颜色

现场总线电缆

通常Profibus DP标准电缆的颜色是紫色,但它也可以有另一种颜色——例如,在船上使用它是黑色的,在其他应用程序中它是绿色的。

DB9连接器的引脚配置

  • 数据+(输入/输出)
  • 数据-(输入/输出)
  • 连接器的金属外壳=屏蔽

Profibus DP到串行网关

串行网关允许用户与Profibus网络中的任何串行设备通信。支持RS232、RS422、RS485等串行格式,无需对硬件进行任何修改。

“GSD”档案的含义

GSD代表“总站描述”。设备制造商负责提供GSD文件,该文件描述了设备的Profibus功能。在硬件配置过程中,需要GSD文件以使控制器能够识别该设备。在配置中集成新设备是通过导入GSD文件并同步设备地址来完成的。

网络中的DP slave

可以配置124dp slave进行数据交换。

Profibus网络中的每个设备都应按地址进行分配。为了指定地址,大多数设备都有旋转开关(十进制或十六进制)或拨码开关。一些设备还使用配置工具来设置地址。

如果从设备故障,需要更换相同类型的设备,主设备可以识别更换的设备和相同的Profibus地址。

传输速度

1.5 Mbps是广泛使用的缺省传输速度。对于长电缆,速度应较低,以减少干扰。

总线终端

Profibus电缆端端应终止以停止反射(信号共振在电缆上)。每段的两端应通过主动终止隔离。通常,Profibus连接器带有内置的交换机,可以终止端部。

网络分析工具

为了检测Profibus DP片段中的错误,NetTest分析工具被广泛用于线分析。它提供关于短路、电缆断路、屏蔽损坏、终止错误、终止激活错误、波特率、有源节点列表、从机信号质量等信息。

市场上也有“NetTEST II”手持诊断设备。

参考文献