基于PROFIBUS总线的单主站PLC控制系统实时性能研究

摘要

本论文涉及的科研课题来源于实际工程项目的需求，分析研究了作为底层工业控制网络的实时性能，为用户进行系统构建提供了理论依据。 本文以自动化工程中常用的PLC和PROFIBUS组成的单主站控制系统为研究背景，详细分析了PLC的循环扫描机制和PROFIBUS总线的数据链路层数据传输服务和MAC子层协议等关键技术。在此基础上给出了系统正常运行时，主从站间数据交换的测控周期，并进一步分析得出主站分别与简单从站和智能从站通信的响应时间。 接下来，分析研究了PROFIBUS DP/PA混合网络的时延特性，并提出了插入额外空闲时间的方法来提高DP段主站和PA段从站间信息的响应速度。 最后针对某工程应用系统，考虑了PLC的I/O响应滞后和混合网络的时延特性，分析了该系统的实时性能。工程案例的应用证明，实时性能分析研究有很大的工程应用价值。

目录

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第一章绪论

1.1课题背景及其研究意义

1.2现场总线简介

1.2.1现场总线的概念

1.2.2现场总线的实时性特点

1.2.3现场总线的发展现状

1.3 PROFIBUS总线技术综述

1.3.1 PROFIBUS的分类介绍

1.3.2 PROFIBUS的发展现状

1.3.3 PROFIBUS现场总线技术的优势

1.4 PROFIBUS总线系统实时性能的国内外研究现状

1.5论文主要研究内容及结构组织

第二章PROFIBUS现场总线通信协议

2.1 PROFIBUS总线协议的结构

2.2 PROFIBUS总线的通信模型

2.2.1物理层

2.2.2数据链路层

2.2.3应用层

2.2.4用户层

2.3小结

第三章基于PROFIBUS DP总线的单主站PLC控制系统实时性能研究

3.1基于PROFIBUS DP总线的PLC通信

3.1.1基于PROFIBUS DP总线的PLC控制系统的组成

3.1.2基于PROFIBUS-DP总线的PLC通信实现

3.2基于PROFIBUS-DP的PLC单主站控制系统的传输时延分析

3.2.1 PLC的工作机制分析

3.2.2 PROFIBUS总线系统的测控周期分析

3.2.3基于PROFIBUS-DP的PLC单主站控制系统的响应时间

3.3小结

第四章 PROFIBUS DP/PA混合网络时延特性分析

4.1基于PROFIBUS DP/PA的PLC控制系统的组成

4.2 PROFIBUS DP和PROFIBUS PA的区别

4.3时延特性的分析与计算

4.3.1耦合器的工作原理

4.3.2时延分析

4.3.3时延的改进方法

4.3.3实例计算

4.4小结

第五章工程案例分析

5.1工艺系统描述

5.1.1系统的拓扑结构

5.1.2系统配置

5.2系统的实时性能分析

5.2.1 PROFIBUS总线系统测控周期的计算

5.2.2系统响应时间的计算

5.2.3提高系统实时性能的方法

5.3小结

结束语

致谢

参考文献