了解Profibus网络基础知识和诊断。

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了解Profibus网络基础知识和诊断。
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现场总线(从过程现场总线）是自动化技术中现场总线通信的协议。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）链接。PROFIBUS网络使用单个总线电缆交换数据。

PROFIBUS网络的类型

Profibus的两种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，两者可以使用耦合器设备进行连接。

PROFIBUS DP（分散外设）通常用于数据交换，通过生产自动化现场应用中的可编程逻辑控制器等传感器和执行器等现场设备。

PROFIBUS PA（过程自动化）用于通过过程自动化应用程序中的过程控制系统界面测量仪器。

Profibus的早期版本是Profibus FMS，即“现场总线消息规范”。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中有规定。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(通信简介)
  • 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提供Profibus。优点是，对于每个应用，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12 Mbps接口，这是自动化世界中最快的现场总线。网络适​​用于主从方案，其中主站将令牌与其从设备传递给令牌，然后在封闭系统中将其传递到下一个站。

配置文件

配置文件是针对不同设备和应用程序的Profibus可用功能的预定义配置。由于概要文件互操作性，最终用户可以交换来自不同供应商的相同产品。可用于编码器，线性传感器，数控机床，驱动器，PLC, SCADA (监督控制和数据采集），各种数字仪器等。

现场总线故障排除

配置和编程软件包需要设置PROFIBUS网络。

诊断故障整流包括过程相关的响应，内置诊断机制，指示SCADA或PLC上的麻烦，以及PROFIBUS接口突破电缆本身。持续监测PROFIBUS沟通可以在导致主要生产损失之前识别一些关键问题。来自不同设备的诊断是事件触发的，并生成可记录的警报报告。

一般来说，工程师需要两种工具来纠正网络中的错误:总线分析仪来确定协议质量，示波器来确认数据通信的信号质量，如短路、断线、终端错误等。

Profibus电缆的短路将断开与主机的数据通信。在这种情况下，那个节点上的仪器不会被破坏。短路和故障点的距离可以用示波器检测。

诊断功能块

功能块能够对每个从设备进行诊断。诊断信息可以存储在数据块中。该数据块进一步可以显示在SCADA PC上。

诊断中继器

中继器作为网络上的从站，可以将诊断信息接口到主机。这些诊断数据包含各种类型的故障，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。电缆故障的位置和类型可以通过文字和图形表示来识别。

电力电缆干扰

在Profibus电缆附近铺设的电力电缆可能会干扰Profibus接口。Profibus与电源线之间应保持至少10cm的空隙。为了防止干扰，适当的屏蔽也很重要。

重要参数检查列表在调试PROFIBUS网络期间

  • PROFIBUS线极性（a = green，b =红色）应该是正确的。
  • 确保每个段最多32个设备或更少。
  • 避免分支线。
  • 只使用Profibus电缆和连接器。
  • 相对于电缆长度设定了足够的波特率。
  • 确保正确定义每个节点的地址。
  • 保护电缆不短路和断路。
  • 在传输速度较高的情况下，两个设备之间的最小距离至少为一米。
  • 涉及EMC时，多个PROFIBUS电缆铺设在相同的金属管道内。
  • 一个从设备不能有两个主设备。

PROFIBUS DP电缆的颜色

现场总线电缆

通常，PROFIBUS DP标准电缆颜色将是紫色的，但它可以具有另一种颜色 - 例如船用船用使用它是黑色的，它是绿色的强大应用。

DB9连接器上的引脚配置

  • 引脚3=红色B线数据+(输入输出)
  • Pin 8=绿色A线数据-(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网络与任何串行设备通信。它可以支持RS232，RS422和RS485串行格式，而无需在硬件中进行任何修改。

“GSD”文件的含义

GSD代表“通用站描述”。设备的制造商负责提供GSD文件，该文件描述了设备的PROFIBUS功能。在硬件配置期间，需要GSD文件才能使控制器识别的设备。通过导入GSD文件并同步设备的地址来完成在配置中集成新设备。

网络中的DP从站

共可配置124个DP从机进行数据交换。

Profibus网络上的每个设备都应该通过地址来分配。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。配置工具也用于一些设备设置地址。

如果从设备发生故障并使用相同类型更换，则主设备识别替换的设备并使用相同的PROFIBUS地址。

传输速度

1.5 Mbps广泛使用默认传输速度。对于长长的电缆，速度应较低，以最大限度地减少干扰。

总线终端

PROFIBUS电缆端应终止以停止反射（电缆上的信号谐振）。每个段的两端应通过主动终止分离。通常，PROFIBUS连接器配有一个可以终止结束的内置开关。

网络分析工具

为了检测Profibus DP段的错误，NetTest分析工具被广泛应用于线路分析。它提供短路、电缆断路、屏蔽损坏、终端错误、终端激活错误、波特率、主动节点列表、从站信号质量等信息。

市场上还可提供“NetTest II”手持诊断设备。

参考