设备选型，PROFIBUS系统配置

目前国内外生产PROFIBUS产品的公司有很多家，下面以Siemens公司的PROFIBUS产品为例，介绍PROFIBUS系统配置及设备选型。

1.主站的选择

（1）选择PLC作为一类主站

CPU带内置PROFIBUS接口：这种CPU通常具有一个PROFIBUS DP和一个MPI接口。

PROFIBUS通信处理器：CPU不带PROFIBUS接口，需要配置PROFIBUS通信处理器模块。

1）IM308-C接口模块。

①用于SIMATIC S5-115U/H至SIMATIC S5-155H，此模块只占一槽。

②作为主站，IM308-C接口模块管理PROFIBUS-DP数据通信，可连接多达122个从站，如ET200系列分散型I/O或S5-95U/DP。

③可作为从站，与主站交换数据。

④数据传输速率：9.6 kbit/s～12 Mbit/s。

2）CP5431 FMS/DP通信处理器。

①CP5431 FMS/DP通信处理器模块可以将SIMATIC S5-115U至SIMATIC S5-155U连接到PROFIBUS上，该模块作为主站，符合EN50170，具有FMS、DP和FDL通信协议。

②CP5431 FMS/DP通信处理器模块可插入SIMATIC S5系统，占单槽。

③数据传输速率：9.6 kbit/s～1.5 Mbit/s。

3）CP342-5通信处理器。

①CP342-5通信处理器用于S7-300系列，可以将S7-300连接到PROFIBUS-DP上。

②CP342-5通信处理器可用作主站或从站，符合EN50170标准。

③PLC与PLC通信支持SEND/RECEIVE接口，也支持S7-Function。

④作为主站，最多可带125个从站。

⑤数据传输速率：9.6 kbit/s～1.5 Mbit/s。

4）CP443-5通信处理器。

①CP443-5通信处理器用于S7-400，将S7-400 PLC连接到PROFIBUS-DP/ FMS上。

②CP443-5通信处理器可用作主站或从站，符合EN 50170标准，提供的通信功能包括FMS、DP、S7、SEND/RECEIVE。

③数据传输速率：9.6 kbit/s～12 Mbit/s。

5）IF964-DP接口子模块。

①IF964-DP接口子模块用于SIMATIC M7系列，可以将M7系列处理器连接到PROFI-BUS-DP上。

②用于M7-300插入EXM378-2/3扩展模块中，用于M7-400插入CPU、FM456-4、EXM478扩展模块中。

③数据传输速率：9.6 kbit/s～12 Mbit/s。

（2）选择PC加网络接口卡作为一类主站

PC加PROFIBUS网络接口卡可作为主站，这类网卡具有PROFIBUS-DP/PA/FMS接口。选择与网卡配合使用的软件包，软件功能决定PC作为一类主站还是只作编程监控的二类主站。

1）CP5411、CP5511、CP5611网卡。CP5X11自身不带微处理器；CP5411是短ISA卡，CP5511是TYPE II PCMCIA卡，CP5611是短PCI卡。CP5X11可运行多种软件包，9针D型插头可成为PROFIBUS-DP或MPI接口。

2）CP5412通信处理器。

①用于PG或AT兼容机，ISA总线卡，9针D型接口。

②具有DOS、Windows98、WindowsNT和UNIX操作系统下的驱动软件包。

③支持FMS、DP、FDL、S7 Function和PG Function。

④具有C语言接口（C库或DLL）。

⑤数据传输速率：9.6 kbit/s～12 Mbit/s。

另外，还有CP5613 PCI卡。

2.从站的选择

根据实际需要，选择带PROFIBUS接口的分散式I/O、传感器和驱动器等从站。从站性能指标要首先满足现场设备控制需要，再考虑PROFIBUS接口问题，如从站不具备PROFI-BUS接口可考虑分散式I/O方案。

（1）分散式I/O

1）ET200M。

①ET200M是一种模块式结构的远程I/O站。

②ET200M远程I/O站由IM153 PROFIBUS-DP接口模块、电源和各种I/O模块组成。

③ET200M远程I/O可使用S7-300系列所有I/O模块，SM321/322/323/331/332/334、EX、FM350-1/351/352/353/354。

④最多可扩展8个I/O模块。

⑤ET200最多可提供的I/O地址为：128字节输入/128字节输出。

⑥防护等级IP20。

⑦最大数据传输速率：12 Mbit/s。

⑧具有集中和分散式的诊断数据分析。

2）ET200L。

①ET200L是小型固定式I/O站。

②ET200L由端子模块和电子模块组成。端子模块由电源及接线端子组成，电子模块由通信部分及各种类型的I/O部分组成。

③可选择各种DC 24 V开关量输入、输出及混合输入/输出模块，包括16DI、16DO、32DI、32DO和16DI/DO。

④ET200L具有集成的PROFIBUS-DP接口。

⑤防护等级IP20。

⑥最大数据传输速率：1.5 Mbit/s。

⑦具有集中和分散式的诊断数据分析。

⑧ET200L-SC是可扩展的ET200L，由TB16SC扩展端子可扩展16个I/O通道。这16个通道可按8组自由组态，即由几个微型I/O模块组成，每个微型I/O模块可以是2DI、2DO、1AI或1AO。

3）ET200B。

①ET200B是小型固定式I/O站。

②ET200B由端子模块和电子模块组成。端子模块由电源、通信口及接线端子组成，电子模块由各种类型的I/O部分组成。

③可选择DC 24 V螺钉端子模块、DC 24 V弹簧端子模块、AC120 V/230V螺钉端子模块及用于模拟量的弹簧端子模块。

④各种DC 24 V开关量输入、输出及混合输入/输出模块，包括16DI、16DO、32DI、32DO、16DI/16DO、24DI/8DO、8DI/8DO和8DO；各种AC 120 V/230 V开关量输入、输出及混合输入/输出模块，包括16DI、16DO、32DI、32DO、16DO和8DI/8DO；各种模拟量输入、输出及混合输入/输出模块，包括4/8AI、4AI和4AO。

⑤ET200B具有集成的PROFIBUS-DP接口。

⑥防护等级IP20。

⑦最大数据传输速率为12 Mbit/s。

⑧具有集中和分散式的诊断数据分析。

4）ET200C。

①ET200C是小型固定式I/O站。

②具有高防护等级IP66167，“UL50，type 4”认证。

③ET200C具有PROFIBUS-DP接口。

④各种DC 24 V开关量输入、输出及混合I/O模块，包括16DI/DO、8DI和8DO；各种模拟量输入、输出及混合I/O模拟，包括4/8AI、4AI和4AO。

⑤最大数据传输速率：开关量输入输出时，为12 Mbit/s；模拟量I/O时，为1.5 Mbit/s。

5）ET200X。

①ET200X是一种紧凑式结构的分散式I/O站，设计保护等级为IP65，模块化结构。

②ET200X由一个基本模块和若干扩展模块组成，最多可带7个扩展模块。

③两种基本模块：8DI/DC 24 V，4DO/DC 24 V/2 A。

④扩展模块：4DI/DC 24 V、8DI/DC 24 V、4DO/DC 24 V/2 A、4DO/DC 24 V/0.5 A、2AI/±10 V、2AI/±20 mA、2AI/420 mA、2AI/RTD/PT100、2AO/±10 V、2AO/±20 mA、2AO/420 mA。

⑤EM300DS和EM300RS扩展模块，适用于开关和保护任何AC负载，主要用于标准电动机，最大功率可达5.5 kW/AC 400 V。EM300DS用于直接起动器，EM300RS用于反转起动器，范围为0.06～5.5 kW。

⑥PROFIBUS-DP接口数据传输速率可达12 Mbit/s，因此ET200X可用于对时间要求高的高速机械场合。由于电动机起动器模块辅助供电电源是分别提供的，因此很容易实现紧急停止。

6）ET200U。

①ET200U是模块化I/O从站。

②ET200U由IM318-B/C通信接口模块和最多可达32个S5-100U各种I/O模块组成。

③IM318-B具有PROFIBUS-DP接口，符合EN 50170。数据传输速率为9.6 kbit/s～1.5 Mbit/s，可自动按主站调整速率。

④IM318-C具有PROFIBUS-DP/FMS接口，符合EN 50170。数据传输速率为9.6 kbit/s～1.5 Mbit/s，可自动按主站调整速率。

（2）PLC作为从站———智能型I/O从站

1）CPU215-2DP。

①CPU215-2DP是一种带内置PROFIBUS-DP接口的S7-200系列PLC，是一种固定式小型PLC。

②CPU215-2DP只作为从站，最大数据传输速率在开关量输入输出时为12 Mbit/s。

③CPU215-2DP本机有14DI/10DO；可扩展62DI/58DO或12AI/4AO。

④编程软件：STEP 7 Micro。

2）CPU315-2DP。

①CPU315-2DP是一种带内置PROFIBUS-DP接口的S7-300系列PLC处理器，是一种模块式中小型PLC。

②具有PROFIBUS-DP接口，符合EN 50170，可设置成主站或从站。

③数据传输速率为9.6 kbit/s～12 Mbit/s。

④最大I/O规模：DI/DO：1024；AI/AO：128。

⑤编程软件：STEP 7 Basic。

3）S7-300＋CP342-5。

①CP342-5通信处理器用于S7-300系列，可将S7-300 PLC连接到PROFIBUS-DP上。

②CP342-5通信处理器符合EN 50170，可设置成主站或从站。

③PLC与PLC通信支持SEND/RECEIVE接口，也支持S7 Function。

④数据传输速率为9.6 kbit/s～1.5 Mbit/s。

（3）DP/PA耦合器和链接器

如果使用PROFIBUS-PA，可能会使用DP到PA扩展的方案，这样，需选用DP/PA耦合器和链接器。

1）IM157 DP/PA Link。IM157 DP/PA Link可连接5个Ex本质安全DP/PA Coupler，即可扩展5条Ex本质安全PA总线；或者2个非本质安全DP/PA Coupler，即可扩展2条非本质安全PA总线。

2）DP/PA Coupler实现DP到PA电气性能转换，其外形结构与S7-300兼容。

（4）CNC数控装置

1）SINUMERIK 840D。SINUMERIK 840D是一种高性能数字系统，用于模具和工具制造、复杂的大批量生产以及加工中心。SINUMERIK 840D可连接如下部件：MMC机器控制面板和操作员面板、S7-300 I/O模块、SIMODRIVE 611数字变频系统、编程设备、CNC快速输入/输出和手持式控制单元。

SINUMERIK 840D装置的NCU中有集成的CPU315-2DP，可与PROFIBUS-DP直接连接。

2）SINUMERIK 840C/IM382-N/IM392.N。(www.chuimin.cn)

①SINUMERIK 840C模块化系统适于车间和自动化制造。

②SINUMERIK 840C使用IM382-N、IM392-N PROFIBUS-DP接口模块与PROFIBUS连接。

③IM382-N模块插入SINUMERIK 840C中央处理器，作为PROFIBUS-DP从站，最大有32字节的I/O信息传输，数据传输速率为1.5 Mbit/s。

④IM392-N模块插入SINUMERIK 840C中央处理器，作为PROFIBUS-DP主站或从站，作为主站最多可连接32个从站，每个从站最大有32字节的I/O信息传输，数据传输速率为1.5 Mbit/s。

（5）SIMODRIVER传感器———具有PROFIBUS接口的绝对值编码器

SIMODRIVER传感器是装有光电旋转编码器的传感器，用于测量机械位移、角度以及速度。

PROFIBUS绝对值编码器可作为从站通过PROFIBUS接口与主站连接，可与PROFIBUS上的数字式控制器、PLC、驱动器和定位显示器一起使用。PROFIBUS绝对值编码器通过主站完成远程参数配置，如分辨率、零偏置和计算方向等。

防护等级可达IP65，数据传输速率可达12 Mbit/s。

（6）数字直流驱动器6RA24/CB24

数字直流驱动器6RA24/CB24是三相交流电源供电、数字式小型直流驱动装置，可用于直流电枢或磁场供电，完成直流电动机的速度连续调节。

使用CB24通信模块可将6RA24连接到PROFIBUS-DP上，数据传输速率可达1.5 Mbit/s。

3.二类主站

二类主站主要用于完成系统各站的系统配置、编程、参数设定、在线检测、数据采集与存储等功能。

（1）以PC为主机的编程终端及监控操作站

1）主机。具有AT总线、MICRO DOS/Windows的PC、笔记本式计算机、工业计算机均可配置成PROFIBUS的编程、监控和操作工作站。西门子公司为其自动化系统专门设计提供了紧凑结构工业级工作站，即PG。

PG720是一种紧凑型笔记本式计算机，有一个集成的PROFIBUS-DP接口，数据传输速率为1.5Mbit/s。和其他笔记本式计算机一样，配合使用CP5511 TYPE II PCMCIA卡可连接到PROFIBUS-DP上，数据传输速率为12 Mbit/s，通常配置STEP 7编程软件包作为便携式编程设备使用。

PG740是一种工业级紧凑式便携式编程设备，具有COM1、MPI、COM2、LTP1接口，并有扩展槽（2个PCI/ISA、1个PCMCIA/Ⅱ）。PG740有一个集成的PROFIBUS-DP接口，数据传输速率为1.5 Mbit/s。应用CP5411（ISA）、CP5511（PCMCIA）、CP5411（PCI）或CP5412（A2）（ISA）可连接到PROFIBUS-DP上。配置STEP 7编程软件包可作为编程设备使用。

PG760是一种功能强大的台式计算机，与通常的AT/Micro DOS/Windows PC兼容。PG760有集成的MPI接口，应用CP5411、CP5611或CP5412（A2）网卡可连接到PROFI-BUS-DP上。配置STEP 7编程软件包可作为编程设备使用。使用PG760及AT/Microsoft DOS/Windows PC通常还要配置WinCC等软件包作为监控操作站使用。

2）网卡或编程接口。CP5X11自身不带微处理器，CP5411是短ISA卡，CP5511是TYPE II PCMCIA卡，CP5611是短PCI卡。

CP5X11可运行多种软件包，9针D型插头可成为PROFIBUS-DP或MPI接口。

CP5X11运行软件包SOFINET-DP/Windows for PROFIBUS，具有如下功能：

①DP功能：PG/PC成为一个PROFIBUS-DP一类主站，可连接DP分散型I/O设备。主站具有DP协议诸如初始化、数据库管理、故障诊断、数据传送及控制等功能。

②S7 Function：实现SIMATIC S7设备之间的通信。用户可使用PG/PC对SIMATIC S7 编程。

③支持SEND/RECEIVE功能。

④PG Function：使用STEP 7 PG/PC支持MPI接口。

CP5412通信处理器：

①用于PG或AT兼容机，ISA总线卡，9针D型接口。

②具有DOS、Windows、UNIX操作系统下的驱动软件包。

③支持FMS、DP、FDL、S7 Function和PG Function。

④具有C语言接口（C库或DLL）。

⑤数据传输速率：9.6 kbit/s～12 Mbit/s。

（2）操作员面板OP

操作员面板用于操作员控制，如设定修改参数、设备起停等；并可在线监视设备运行状态，如流程图、趋势图、数值、故障报警和诊断信息等。西门子公司生产的操作员面板主要有字符型操作员面板，如OP5、OP7、OP15和OP17等；图形操作员面板有OP25、OP35和OP37等。

（3）SIMATIC WinCC

在PC基础上的操作员监控系统已经得到很大发展，SIMATIC WinCC（Windows Control Center，Windows控制中心）使用最新软件技术，在Windows环境中提供各种监控功能，确保安全可靠地控制生产过程。

1）WinCC主要系统特性。

①以PC为基础的标准操作系统：可在所有标准奔腾处理器的PC上运行，是基于Win-dows的32位软件，可直接使用PC上提供的硬件和软件，如LAN网卡。

②容量规模可选：运行不同版本软件可有不同的变量数，借助于各种可选软件包、标准软件和帮助文件可方便地完成扩展，可选用单用户系统或客户机-服务器结构的多用户系统。通过相应平台选择可获得不同的性能。

③开放的系统内核集成了所有SCADA系统功能：

图形功能：可自由组态画面，可完全通过图形对象（WinCC图形、Windows OLE）进行操作。图形对象具有动态属性并可对属性进行在线配置。

报警信息系统：可记录和存储事件并给予显示、操作简便，符合德国DIN19235标准，可自由选择信息分类、显示和报表。

数据存储：采集、记录和压缩测量值，并有曲线、图表显示及进一步的编辑功能。

用户档案库（可选）：用于存储有关用户数据，如数据管理与配置参数。

报表系统：用户可自由选择一定的报表格式，将信息、文档及当前数据组织成报表，按时间顺序或事件触发启动报表输出。

处理功能：用ANSI C语法原理编辑组态图形对象的操作，该编辑通过系统内部的C编译器执行。

标准接口：标准接口是WinCC的一个集成部分，通过ODBC和SQL访问用于组态和过程控制的数据库。

编程接口（API）：可在所有编程模块中使用，并可提供便利的访问函数和数据功能。开放的开发工具允许用户编写可用于扩展WinCC基本功能的标准应用程序。

④各种PLC系统的驱动软件。

SIEMES产品：SIMATIC S5、S7、505、SIMADYN D、SIPART DR、TELEPERM M。

与制造商无关的产品：PROFIBUS-DP、FMS、DDE、OPC。

2）通信。

①WinCC与SIMATIC S5连接：

与编程口的串行连接（AS511协议）。

用3964R串行连接（RK512协议）。

以太网的第4层（数据块传送）。

TF以太网（TR FUNCTION）。

S5-PMC以太网（PMC通信）。

S5-PMC PROFIBUS（PMC通信）。

S5-FDL。

②WinCC与SIMATIC S7连接：

MPI（S7协议）。

PROFIBUS（S7协议）。

工业以太网（S7协议）。

TCP/IP。

SLOT/PLC。

ST-PMC PROFIBUS（PMC通信）。

4.PROFIBUS的软件

使用PROFIBUS系统，在系统启动前先要对系统及各站点进行配置和参数化工作。完成此项工作的支持软件有两种：一是用于SIMATIC S7，其主要设备的所有PROFIBUS通信功能都集成在STEP 7编程软件中；另一种用于SIMATIC S5和PC网卡，它们的参数配置由COM PROFIBUS软件完成。使用这两种软件可完成PROFIBUS系统及各站点的配置、参数化、文件、编制启动、测试和诊断等功能。

（1）远程I/O从站的配置

STEP 7编程软件和COM PROFIBUS参数化软件可完成PROFIBUS远程I/O从站（包括PLC智能型I/O从站）的配置，包括：

1）PROFIBUS参数配置：站点、数据传输速率。

2）远程I/O从站硬件配置：电源、通信适配器和I/O模块。

3）远程I/O从站I/O模块地址分配。

4）主-从站传输I/O字/字节数及通信映像区地址。

5）设定故障模式。

（2）系统诊断

在线检测模式下可找到故障站点，并可进一步读到故障提示信息。

（3）第三方设备集成及GSD文件

当PROFIBUS系统中需要使用第三方设备时，应该得到设备厂商提供的GSD文件。将GSD文件复制到STEP 7或COM PROFIBUS软件指定目录下，使用STEP 7或COM PROFI-BUS软件可在友好的界面指导下完成第三方产品在系统中的配置及参数化工作。

1）STEP 7 Basic软件可用于SIMATIC S7、SIMATIC M7和SIMATIC C7可编程控制器。该软件具有友好的用户界面，可帮助用户很容易地利用上述系统资源。它提供的功能包括：系统硬件配置和参数设置、通信配置、编程、测试、启停和维护等。STEP 7可运行在PG720/720C、PG740、PG760及PG/Windows 98环境下。

STEP 7Basic软件自动化工程开发提供了各种工具，包括：

①SIMATIC管理器：集中管理有关SIMATIC S7、SIMATIC M7和SIMATIC C7的所有工具软件和数据。

②符号编辑器：用于定义符号名称、数据类型和全局变量的注释。

③硬件组态：用于系统组态和各种模板的参数设置。

④通信配置：用于MPI、PROFIBUS-DP/FMS网络配置。

⑤信息功能：用于快速浏览CPU数据以及用户程序在运行中的故障原因。

STEP 7Basic软件：使用标准化的编程语言，包括语句表（STL）、梯形图（LAD）和控制系统流程图（CSF）。

2）COM PROFIBUS参数化软件可完成如下设备PROFIBUS系统配置：

①主站：IM308-C；CS5-95/DP主站。

其他DP主站模块。

②从站：分布式I/O、ET200U、ET200M、ET200B、ET200L和ET200X；

DP/AS接口、DP/PA接口。

S5-95U/DP从站。

作为从站的S7-200、S7-300 PLC。

其他从站场设备。

除上述介绍的Siemens等国外公司向用户提供PROFIBUS产品外，国内一些公司也向用户提供PROFIBUS产品。如济南莱恩达网络仪表科技有限公司提供的PROFIBUS产品有：

1）PMM2000/PMM2100系列数字式微型多功能电力监测网络仪表。该系列仪表能够测量三相三线和三相四线系统的电流（A）、电压（V）、有功功率（kW）、无功功率（kvar）、有功电能（kW·h）、无功电能（kvar·h）、功率因数（PF％）、频率（f）和谐波（THD）等电力参数，并且具有PROFIBUS-DP、CAN、LonWorks和Modbus-RTU通信接口。

2）现场总线智能测控I/O模块。

①FBPRO-8DI八通道隔离型开关量输入智能模块：输入可以为有源或无源接点，DC＋24V电源供电。

②FBPRO-8DO八通道隔离型开关量输出智能模块：输出为集电极开路，DC＋24V电源供电。

③FBPRO-8AI八通道隔离型模拟量输入智能模块：输入为0～5V、1～5V、0～10mA、4～20mA模拟信号。

④FBPRO-4AO四通道隔离型模拟量输出智能模块：输出为0～5V、1～5V、0～10mA、4～20mA模拟信号。

⑤FBPRO-4RTD四通道隔离型热电偶输入智能模块：输入为Cu50、Cu100、Pt100、Pt10热电阻信号。

⑥FBPRO-3TC三通道隔离型热电偶输入智能模块：输入为S、B、E、K、T、R、J、N型热电偶信号。

⑦FBPRO-4MV四通道隔离型毫伏输入智能模块：输入为0～2500mV模拟信号，可分为8种量程，如0～19.8mV、0～39.6mV等。

⑧FBPRO-8RL八通道隔离型继电器输出智能模块：输出为AC 250V/2A触点开关信号。

⑨FBPRO-2CT两通道隔离型脉冲量输入智能模块：输入为0～200 kHz脉冲信号，可编程数字滤波。

⑩FBPRO-PID、PID调节智能模块：输入可为1～5V、4～20mA、热电阻、热电偶信号，输出为4～20mA、1～5V信号。

上述智能模块均具有PROFIBUS-DP通信接口，可以与第三方的任何组态软件组成SCADA系统。

关于上述智能I/O模块更详细的资料请访问网址：http：//www.Rund-net.com。