PROFIBUS總線

1、第三章 PROFIBUS 現(xiàn)場總線3.1 PROFIBUS的協(xié)議類型3.2 PROFIBUS的通信模型3.3 PROFIBUS的總線設(shè)備類型和數(shù)據(jù)通信3.4 PROFIBUS的總線存取協(xié)議3.5 PROFIBUS的應(yīng)用(系統(tǒng)集成) 3.6 PROFIBUS-DP系統(tǒng)開發(fā)3.7 PROFIBUS協(xié)議的發(fā)展PROFIBUS概述PROFIBUS (Process Fieldbus的縮寫)是一種國際化的國際化的、開放的開放的、不依賴于設(shè)備不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。它廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動化制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化流程工業(yè)自動化和樓宇、樓宇、交通、電力交通、電力等其他自動化領(lǐng)域。PROF

2、IBUS技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了如下過程:1987年由德國SIEMENS公司等13家企業(yè)和5家研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合開發(fā)；1989年成為德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN19245；1996年成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170V.2(PROFIBUS-FMS-DP);1998年P(guān)ROFIBUS-PA被納入EN50170V.2；1999年P(guān)ROFIBUS成為國際標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158IEC61158的組成部分 (TYPEIII)；20012001年成為中國的機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)年成為中國的機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T10308-JB/T10308-3-20013-2001。PROFIBUSPROFIBUS由以下三個兼容部分組成由以下三個兼容部分組

3、成: :1.PROFIBUS-DP：用于傳感器傳感器和執(zhí)行器執(zhí)行器級的高速數(shù)據(jù)傳輸高速數(shù)據(jù)傳輸，它以DIN19245第一部分為基礎(chǔ)，根據(jù)其所需要達(dá)到的目標(biāo)對通信功能加以擴(kuò)充，DPDP傳輸速率傳輸速率可達(dá)：12 Mbit/s。一般構(gòu)成單主站系統(tǒng)單主站系統(tǒng)，主站、從站間采用循環(huán)主站、從站間采用循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸方式工作。2. PA具有本質(zhì)安全特性具有本質(zhì)安全特性，實(shí)現(xiàn)了IEC1158-2規(guī)定的通信規(guī)程。 PROFIBUS-PA是是PROFIBUS的過程自動化解決方案的過程自動化解決方案，PA將自動化系統(tǒng)和過程自動化系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備現(xiàn)場設(shè)備，如壓力、溫度和液位變送器等連接起

4、來，代替了代替了4-20mA模擬信號傳輸技模擬信號傳輸技術(shù)術(shù)。因此，PA尤其適用于石油、化工、冶金石油、化工、冶金等行業(yè)的過程自動化控制系統(tǒng)。3.PROFIBUS-FMS：解決車間一級通用性通信車間一級通用性通信任務(wù)任務(wù)，F(xiàn)MS提供大量的通信服務(wù)，用以完成以中等以中等傳輸速率進(jìn)行的循環(huán)和非循環(huán)的通信傳輸速率進(jìn)行的循環(huán)和非循環(huán)的通信任務(wù)。由于它是完成控制器和智能現(xiàn)場設(shè)備之間的通信以及控制器和智能現(xiàn)場設(shè)備之間的通信以及控制器之間的信息交換控制器之間的信息交換，因此它考慮的主要是系系統(tǒng)的功能而不是系統(tǒng)響應(yīng)時間統(tǒng)的功能而不是系統(tǒng)響應(yīng)時間，應(yīng)用過程通常要求的是隨機(jī)的信息交換 (如改變設(shè)定參數(shù)等)。可用于

5、大范圍和復(fù)雜的通信系統(tǒng)大范圍和復(fù)雜的通信系統(tǒng)。PROFIBUS 協(xié)議的特點(diǎn)1) 不支持長信息段不支持長信息段 235 B2)不支持短信息組塊功能不支持短信息組塊功能3)本規(guī)范不提供由網(wǎng)絡(luò)層支持運(yùn)行的功能不提供由網(wǎng)絡(luò)層支持運(yùn)行的功能4)除規(guī)定的最小組態(tài)外，根據(jù)應(yīng)用需求可以可以建立任意的服務(wù)子集建立任意的服務(wù)子集。5)其他功能是可選的，如口令保護(hù)方法等。6)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫强偩€形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫强偩€形，兩端帶終端器或不帶終端器。7)介質(zhì)、距離、站點(diǎn)數(shù)取決于信號特性。8)傳輸速率取決于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜涂偩€長度，從9.6 kbit/s l2 Mbit/s不等。9)可選第二種介質(zhì)可選第二種介質(zhì) (冗余)。10)在傳輸時，

6、使用半雙工，異步，滑差 (Slipe)保護(hù)同步 。11)報文數(shù)據(jù)的完整性，用海明距離 (HD)=412)地址定義范圍為：0126(對廣播相群播而言，126是全局地址)。13)使用兩類站:主站主站 (主動站，具有總線存取具有總線存取控制權(quán)控制權(quán))和從站從站 (被動站，沒有總線存取控制沒有總線存取控制權(quán)權(quán))。14)總線存取總線存取基于混合、分散、集中混合、分散、集中3種方式。15)數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)有兩類: 非循環(huán)的非循環(huán)的：有/無應(yīng)答要求的發(fā)送數(shù)據(jù);有應(yīng)答要求的發(fā)送和請求數(shù)據(jù)。循環(huán)的循環(huán)的 ( (輪詢輪詢) )：有應(yīng)答要求的發(fā)送和請求數(shù)據(jù)。3.1 PROFIBUS的協(xié)議類型 PROFIBUS通信模型參

7、照了ISO/OSI參考模型的第1層（物理層物理層）和第2層（數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層），其中FMSFMS還采用了第還采用了第7 7層層（應(yīng)用層應(yīng)用層）,另外增加了用戶層用戶層。PROFIBUSPROFIBUSDPDP和和PROFIBUSPROFIBUSFMSFMS的第的第1 1層和第層和第2 2層相同層相同， PROFIBUS-FMS有第7層，PROFIBUSDP無第7層。PROFIBUSPA有第1層和第2層，但與DP/FMS有區(qū)別，無第7層。PROFIBUS通信模型通信模型 3.2 PROFIBUS的通信模型3.2.1 物理層3.2.2 現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層3.2.3 應(yīng)用層3.2.1 物理層1.

8、DP/FMS(1.DP/FMS(RS-485RS-485) )的物理層的物理層2.DP/FMS(2.DP/FMS(光纖電纜光纖電纜) )的物理層的物理層3.3.PAPA的物理層的物理層3.2.1 3.2.1 物理層物理層1.DP/FMS(RS-485)1.DP/FMS(RS-485)的物理層的物理層屏蔽雙絞電纜屏蔽雙絞電纜符合EIA RS-485EIA RS-485標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)(也也稱稱H2H2)總線段的兩端各有一個終端器終端器傳輸速率從9.6kbit/s9.6kbit/s到到12Mbit/s12Mbit/s可選RS-485總線段的結(jié)構(gòu) RS485總線段的結(jié)構(gòu).BA 最多32個站 VP(6)390

9、220390DGND(5) VP(6)390220390DGND(5)RS485段（1 1）傳輸程序）傳輸程序半雙工半雙工、異步異步、無間隙同步無間隙同步NRZNRZ（不歸零）編碼（不歸零）編碼“1”RXD/TXD-PRXD/TXD-P（Receive/Transmit-Data-P）線上的正電位，而在RXD/TXD-NRXD/TXD-N線上則正相反。各報文的空閑各報文的空閑（idle）狀態(tài)對應(yīng)于二進(jìn)制二進(jìn)制“1 1”信號信號A A線線對應(yīng)于RXD/TXD-NRXD/TXD-N信號，而B B線線對應(yīng)于RXD/TXD-PRXD/TXD-P信號信號。（2 2）總線連接）總線連接國際性的PROFIB

10、US標(biāo)準(zhǔn)EN50170推薦使用9 9針針D D型連接器型連接器用于總線站與總線的相互連接（9針頭）。D型連接器的插座與總線站插座與總線站相相連接，而D型連接器的插頭與總線電纜插頭與總線電纜相連接。(3)(3)總線終端器總線終端器根據(jù)EIA RS-485標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)據(jù)線A和B兩端均加接總線終端器。空閑狀態(tài)：確定的空閑電位?？梢杂商悠骰蜷_關(guān)來啟動。傳輸速率大于傳輸速率大于1.5Mbit/s1.5Mbit/s時，由于所連接站的電容性負(fù)載電容性負(fù)載而引起導(dǎo)線反射導(dǎo)線反射，因此必須使用附加有軸向電感的總線軸向電感的總線連接插頭。（4 4）傳輸技術(shù)）傳輸技術(shù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌壕€性總線，兩端有有源的總線終有

11、源的總線終端電阻端電阻；傳輸速率傳輸速率： 9.6 kbit/s9.6 kbit/s12 Mbit/s12 Mbit/s；介質(zhì)介質(zhì)：屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環(huán)境條件（EMC）；站點(diǎn)數(shù)站點(diǎn)數(shù)：每段每段3232站站（無中繼），126126站站（有中繼）；插頭連接插頭連接：9 9針針D D型插頭型插頭（5）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.DP/FMS(2.DP/FMS(光纖電纜光纖電纜) )的物理層的物理層PROFIBUS第1層的另一種類型是通過光纖導(dǎo)體光纖導(dǎo)體中光的傳輸中光的傳輸來傳送數(shù)據(jù)。站之間的距離最大到：站之間的距離最大到：15 km15 km。用玻璃或塑料纖維制成的光纖電纜可用作傳輸介質(zhì)。

12、玻璃光纖能處理的連接距離達(dá)到：15km15km，而塑料光纖只能達(dá)到：80m80m。連接技術(shù)連接技術(shù)(1)OLM(1)OLM技術(shù)技術(shù) (Optical Link Module)(2)OLP(2)OLP技術(shù)技術(shù) (Optical Link Plug)（3）集成的光纖電纜連接集成的光纖電纜連接使用集成在設(shè)備中的光纖接口將PROFIBUS節(jié)點(diǎn)與光纖電纜直接連接。（4）OBTOBT（Optical Fiber Bus Terminal，光纖總線終端光纖總線終端） 一個不帶集成纖維光纜接頭的PROFIBUS站或一個RS-485段可以通過OBT連接到一個光纖電路。3.PA3.PA的物理層的物理層（1）數(shù)據(jù)傳

13、輸非直流傳輸?shù)奈煌椒侵绷鱾鬏數(shù)奈煌?、曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼 (也稱H1H1編碼編碼)。數(shù)據(jù)的發(fā)送采用對總線系統(tǒng)的基本電流總線系統(tǒng)的基本電流IBIB調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)9mA9mA的方法的方法實(shí)現(xiàn) 。PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸（2）總線連接）總線連接 （PA 總線段的結(jié)構(gòu)）總線段的結(jié)構(gòu)）（3）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹型結(jié)構(gòu)樹型結(jié)構(gòu)是典型的現(xiàn)場安裝技術(shù)，現(xiàn)場分配現(xiàn)場分配器器負(fù)責(zé)連接現(xiàn)場設(shè)備與主干總線連接現(xiàn)場設(shè)備與主干總線，所有連接在現(xiàn)場總線上的設(shè)備通過現(xiàn)場分配器現(xiàn)場分配器進(jìn)行并并行切換。行切換。PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA圖3-11 樹型結(jié)構(gòu)PROFIB

14、US-DP終端電阻終端電阻DP/ PA耦合器（Exi）控制器供電設(shè)備（Exi）多路分配器現(xiàn)場設(shè)備現(xiàn)場設(shè)備現(xiàn)場設(shè)備現(xiàn)場設(shè)備控制室現(xiàn)場總線型結(jié)構(gòu)：總線型結(jié)構(gòu)：提供了與供電電路安裝類似的沿現(xiàn)場總線電纜的連接點(diǎn)，現(xiàn)場總線電纜可通過現(xiàn)場設(shè)備連接成回路，其分支線也可連接一個或多個現(xiàn)場設(shè)備。終端電阻圖3-12 總線型結(jié)構(gòu)終端電阻PROFIBUS-DPPROFIBUS-PADP/ PA耦合器（Exi）控制器供電設(shè)備（Exi）控制室現(xiàn)場現(xiàn)場設(shè)備現(xiàn)場設(shè)備現(xiàn)場設(shè)備現(xiàn)場設(shè)備現(xiàn)場設(shè)備樹型與線型的組合結(jié)構(gòu)：樹型與線型的組合結(jié)構(gòu)：基于IEC61158-2IEC61158-2傳輸技術(shù)總線段與基于RS485傳輸技術(shù)總線段可以通

15、過DP/PADP/PA耦合器或鏈接器耦合器或鏈接器相連，耦合器使RS485信號和IEC61158-2信號相適配。供電設(shè)備（Exi）圖3-13 樹型與線型的組合結(jié)構(gòu)II PROFIBUS-PA/ IEC61158-2PROFIBUS-DP終端電阻終端電阻DP/ PA耦合器（Exi）控制器現(xiàn)場設(shè)備現(xiàn)場設(shè)備控制室現(xiàn)場I I I多路分配器現(xiàn)場設(shè)備現(xiàn)場設(shè)備現(xiàn)場設(shè)備外接電源非本質(zhì)安全區(qū)本質(zhì)安全區(qū)（4 4） IECl158-2IECl158-2傳輸技術(shù)特性傳輸技術(shù)特性：數(shù)據(jù)傳輸:數(shù)字式數(shù)字式、位同步位同步、曼徹斯特曼徹斯特編碼編碼;傳輸速率:31.25kbit/s31.25kbit/s，電壓式電壓式;數(shù)據(jù)可

16、靠性:前同步信號，采用起始和前同步信號，采用起始和終止界定符避免誤差終止界定符避免誤差;電纜:雙絞線，屏蔽式或非屏蔽式雙絞線，屏蔽式或非屏蔽式;遠(yuǎn)程電源供電遠(yuǎn)程電源供電:可選附件，通過數(shù)據(jù)線;防爆型防爆型:能進(jìn)行本征及非本征安全操作;拓?fù)渫負(fù)?總線形或樹形，或兩者相組合;站數(shù)站數(shù):每段最多32個，總數(shù)最多為126個;中繼器中繼器:最多可擴(kuò)展至4臺。3.2.2 現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層根據(jù)OSI參考模型，數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)鏈路層：規(guī)定總總線存取控制線存取控制、數(shù)據(jù)安全性數(shù)據(jù)安全性以及傳輸協(xié)議傳輸協(xié)議和報文的處理報文的處理。在PROFIBUS中，數(shù)據(jù)鏈路層 (第2層)稱為FDL層 (現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層現(xiàn)場

17、總線數(shù)據(jù)鏈路層)。PROFIBUSPROFIBUS的報文格式的報文格式PROFIBUS的報文格式：1.1.有固定信息字有固定信息字段長度的格式段長度的格式2.2.帶數(shù)據(jù)的有固帶數(shù)據(jù)的有固定信息字段長度定信息字段長度的格式的格式3.3.有可變信息字有可變信息字段長度的格式段長度的格式4.4.短應(yīng)答短應(yīng)答5.5.令牌報文令牌報文L:L:信息字段長度。信息字段長度。SC(SC(單字符單字符):):單字符，僅用于應(yīng)答。單字符，僅用于應(yīng)答。SD1SD1SD4(SD4(起始界定符起始界定符):):起始字節(jié)起始字節(jié)，用于，用于區(qū)別區(qū)別不同的報文格式。不同的報文格式。LE/LEr:LE/LEr:長度字節(jié)，指出

18、可變長報文中信息字長度字節(jié)，指出可變長報文中信息字段的長度。段的長度。DA(DA(目的地址目的地址):):目的地址字節(jié)，指出將接收此目的地址字節(jié)，指出將接收此信息的站。信息的站。FC(幀控制):控制字節(jié)，包含用于此信息的服務(wù)和此信息的優(yōu)先權(quán)的詳細(xì)說明。DU:數(shù)據(jù)單元，包含報文的有用信息，必要時還包含擴(kuò)展地址的詳細(xì)說明。FCS(幀校驗(yàn)順序):校驗(yàn)字節(jié)，包含報文校驗(yàn)和 (不進(jìn)位地加所有報文字節(jié)的和)。ED(終止界定符):終止字節(jié)，指出此報文終止。第2層報文格式提供高級的傳輸安全性，海明距離HD=4。檢查以下類型錯誤： 字符格式出錯 (奇偶校驗(yàn)，溢出，幀出錯) 協(xié)議出錯 起始和終止界定符出錯 幀校驗(yàn)

19、字節(jié)出錯點(diǎn)對點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸廣播和群播通信的多點(diǎn)傳輸?shù)?層提供的數(shù)據(jù)服務(wù)如下:1)發(fā)送數(shù)據(jù)需應(yīng)答 (SDA)2)發(fā)送數(shù)據(jù)無需應(yīng)答 (SDN）3）發(fā)送和請求數(shù)據(jù)需回答 (SRD)4）循環(huán)地發(fā)送和請求數(shù)據(jù)需回答 (CSRD)。上一層通過第2層的SAP(服務(wù)存取點(diǎn))調(diào)用這些服務(wù)：SSAP(源服務(wù)存取點(diǎn))和DSAP(目的服務(wù)存取點(diǎn))。3.2.3 應(yīng)用層PROFIBUS的應(yīng)用層由FMSFMS接口接口(現(xiàn)場總線報文規(guī)范)和LLILLI接口接口( (低層接口低層接口) )組成。在不同的應(yīng)用中，具體需要的功能范圍必須具體需要的功能范圍必須與具體應(yīng)用相適應(yīng)，這些適應(yīng)性定義稱為與具體應(yīng)用相適應(yīng)，這些適應(yīng)性定義稱為行行

20、規(guī)規(guī)。行規(guī)提供了設(shè)備的可互換性行規(guī)提供了設(shè)備的可互換性，保證不同廠商不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備具有相同的通信功能。生產(chǎn)的設(shè)備具有相同的通信功能。l. PROFIBUS-FMSl. PROFIBUS-FMS行規(guī)行規(guī)（1）控制器間的通信控制器間的通信 (3.002):可編程控制器 (PLC)之間通信的FMS服務(wù)。（2）樓宇自動化行規(guī)樓宇自動化行規(guī) (3.001):對樓宇自動化系統(tǒng)使用FMS進(jìn)行監(jiān)視、閉環(huán)和開環(huán)控制、操作控制、報警處理及系統(tǒng)檔案管理作了描述。（3）低壓開關(guān)設(shè)備低壓開關(guān)設(shè)備 (3.032):通過FMS在通信過程中低壓開關(guān)設(shè)備的應(yīng)用行為。2.PROFIBUS-DP行規(guī)行規(guī)PROFIBUS-DP只

21、使用了第1層和第2層。而用戶接口定義了PROFIBUS-DP設(shè)備可使用的應(yīng)用功能以及各種類型的系統(tǒng)和設(shè)備的行為特性。（1）NC/RCNC/RC行規(guī)行規(guī) (3.052):機(jī)床和裝配機(jī)器人（2）編碼器行規(guī)編碼器行規(guī) (3.062):回轉(zhuǎn)式、轉(zhuǎn)角式和線性編碼器與PROFlBUS-DP的連接。（3）變速傳動行規(guī)變速傳動行規(guī) (3.071):傳動技術(shù)設(shè)備生產(chǎn)廠商共同制定了PROFIDRIVE行規(guī)。（4）操作員控制和過程監(jiān)視行規(guī)操作員控制和過程監(jiān)視行規(guī) (HMI):通過PROFIBUS-DP與更高一級自動化部件的連接。3.PROFIBUS-PA3.PROFIBUS-PA行規(guī)行規(guī)PROFIBUS-PA行規(guī)保

22、證了不同廠商所生產(chǎn)的現(xiàn)場設(shè)備的互換互換性和互操作性性和互操作性，PA行規(guī)的任務(wù)是選用各種類型現(xiàn)場設(shè)備真正需要的通信功能，對所有通用的測量變送器和其他被選類型的設(shè)備作了具體規(guī)定:（1）壓力、液位、溫度和流量用測量變送器壓力、液位、溫度和流量用測量變送器（2）數(shù)字量輸入和輸出數(shù)字量輸入和輸出（3）模擬量輸入和輸出模擬量輸入和輸出（4）閥門閥門（5）定位器定位器3.3 PROFIBUS-DP的總線設(shè)備類型和數(shù)據(jù)通信3.3.1 概述3.3.2 DP設(shè)備類型3.3.3 DP設(shè)備之間的通信3.3.4 PROFIBUS-DP循環(huán)3.3.5 采用交叉通信的數(shù)據(jù)交換3.3.6 設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件3.3.1 概述PR

23、OFIBUS-DPPROFIBUS-DP協(xié)議：協(xié)議：是為自動化制造工廠中分散的分散的I/0I/0設(shè)備設(shè)備和現(xiàn)場設(shè)備現(xiàn)場設(shè)備所需要的高速數(shù)據(jù)通信高速數(shù)據(jù)通信而設(shè)計的。典型的DP配置是單主站結(jié)構(gòu)單主站結(jié)構(gòu)DPDP主站與主站與DPDP從站間從站間的通信基于主主- -從從原理，一個報文循環(huán)由DP主站發(fā)出的請求幀請求幀 (輪詢報文)和由DP從站返回的有關(guān)應(yīng)答或響應(yīng)幀應(yīng)答或響應(yīng)幀組成。單 主 站 結(jié) 構(gòu)在DP主站上處理輪詢表的情況多主站結(jié)構(gòu)3.3.2 DP設(shè)備類型1.DP主站（1類） 循環(huán)地與循環(huán)地與DPDP從站交換用戶數(shù)據(jù)從站交換用戶數(shù)據(jù)：PLCPLC、PCPC都可以做1類主站使用的控制器。通信任務(wù)：

24、(l)Set_Prm和Chk_Cfg 在啟動、重啟動和數(shù)據(jù)傳輸啟動、重啟動和數(shù)據(jù)傳輸階段，DP主站使用這些功能發(fā)送參數(shù)集參數(shù)集給DP從站。 (2)Data一Exchange 循環(huán)地與指定循環(huán)地與指定DPDP從站進(jìn)行輸入從站進(jìn)行輸入/ /輸出數(shù)據(jù)交換輸出數(shù)據(jù)交換。(3)Slave_Diag 在啟動期間或循環(huán)的用戶數(shù)據(jù)交換期間，讀取讀取DPDP從站的診斷信息。從站的診斷信息。(4)Global_Control DPDP主站將它的運(yùn)行狀態(tài)告知給各主站將它的運(yùn)行狀態(tài)告知給各DPDP從站從站；將控制命令發(fā)送給個別從站或規(guī)定的DP從站組，以實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)輸出數(shù)據(jù)和輸入數(shù)據(jù)的同步輸出數(shù)據(jù)和輸入數(shù)據(jù)的同步 (Syn

25、c和Freeze命令)。 2.DP從站 PLCPLC、分散式分散式I/OI/O、驅(qū)動器、傳感器、執(zhí)行驅(qū)動器、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備。 DP從站只與裝載此從站的參數(shù)并組態(tài)它的DP主站交換用戶數(shù)據(jù)。DP從站可以向此主站報告本地診斷中斷和過程中斷。 3.DP主站 (2類) 2 2類類DPDP主站是操作元工作站主站是操作元工作站、編程裝置編程裝置，診斷和管理設(shè)備診斷和管理設(shè)備，完成各站點(diǎn)的數(shù)據(jù)讀寫完成各站點(diǎn)的數(shù)據(jù)讀寫、系系統(tǒng)配置統(tǒng)配置、故障診斷故障診斷等。特殊功能:(l)RD_Inp和RD_Outp 在與與l l類類DPDP主站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信主站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的同時，讀取讀取DPDP從站

26、的輸入和輸出數(shù)據(jù)從站的輸入和輸出數(shù)據(jù)。(2)Get_Cfg 讀取讀取DPDP從站的當(dāng)前組態(tài)數(shù)據(jù)從站的當(dāng)前組態(tài)數(shù)據(jù)。(3)Set_Slave_Add DP主站 (2類)分配一個新的總線地址新的總線地址給一個DP從站。4.DP組合設(shè)備 可以將l類DP主站、2類DP主站和DP從站組合在一個硬件模塊中形成一個DP組合設(shè)備。 這樣的設(shè)備是很常見的，一些典型的設(shè)備組合如下: （1 1）l l類類DPDP主站主站與2 2類類DPDP主站主站的組合 （2 2）DPDP從站從站與l l類類DPDP主站主站的組合3.3.3 DP設(shè)備之間的通信l.DPl.DP通信關(guān)系和通信關(guān)系和DPDP數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換通信作業(yè)的發(fā)

27、起者：請求方； 通信伙伴：響應(yīng)方。l類DP主站的請求報文以第2層中的“高優(yōu)先權(quán)”報文服務(wù)級別處理。由DP從站發(fā)出的響應(yīng)報文使用第2層中的“低優(yōu)先權(quán)”報文服務(wù)級別。DP從站可將當(dāng)前出現(xiàn)的診斷中斷或狀態(tài)事件通知給DP主站，通過將Data_Exchange的響應(yīng)報文服務(wù)級別從 “低優(yōu)先權(quán)” 改變?yōu)?“高優(yōu)先權(quán)” 來實(shí)現(xiàn)。2.2.初始化階段，重啟動和用戶數(shù)據(jù)通信初始化階段，重啟動和用戶數(shù)據(jù)通信DP主站檢查DP從站是否在總線上DP主站通過請求從站的診斷數(shù)據(jù)來檢查DP從站的準(zhǔn)備情況DP主站定義DP從站的參數(shù)并組態(tài)此從站DP主站循環(huán)地與DP從站交換用戶數(shù)據(jù)DP從站初始化(1)參數(shù)數(shù)據(jù) (Set_Prm):參

28、數(shù)集包括預(yù)定給DP從站的重要的本地和全局參數(shù)、特征和功能。Station Status: 與從站有關(guān)的功能和設(shè)定 Watchdog: (定時監(jiān)視器，“看門狗”)檢查DP主站的故障Ident_Number: DP從站的標(biāo)識號,由PNO在認(rèn)證時規(guī)定的DP從站的標(biāo)識號放在此設(shè)備的主要文件中。Group_Ident: 將DP從站分組組合，以便使用Sync和Freeze控制命令。User_Prm_Data: DP從站參數(shù)數(shù)據(jù) (User_Prm_Data)為DP從站規(guī)定了有關(guān)應(yīng)用數(shù)據(jù)。（2）組態(tài)數(shù)據(jù)(Chk_Cfg)在組態(tài)數(shù)據(jù)報文中，DP主站發(fā)送標(biāo)識符格式給DP從站，這些標(biāo)識符格式告知DP從站要被交換的

29、輸入/輸出區(qū)域的范圍和結(jié)構(gòu)。這些區(qū)域 (也稱 模塊)是按DP主站和DP從站約定的字節(jié)或字結(jié)構(gòu) (標(biāo)識符格式)形式定義的。標(biāo)識符格式允許指定輸入或輸出區(qū)域，或各模塊的輸入和輸出區(qū)域。（3）診斷數(shù)據(jù) (Slave_Diag)在啟動階段，DP主站使用請求診斷數(shù)據(jù)來檢查DP從站是否存在和是否準(zhǔn)備就緒接收參數(shù)信息。由DP從站提交的診斷數(shù)據(jù)包括符合EN50170標(biāo)準(zhǔn)的診斷部分。還包括此DP從站專用的診斷信息。DP從站發(fā)送診斷信息告知DP主站它的運(yùn)行狀態(tài)以及發(fā)生出錯事件時出錯的原因。（4）用戶數(shù)據(jù) (Data_Exchange)DP從站檢查從DP主站接收到的參數(shù)和組態(tài)信息，如果沒有錯誤而且允許由DP主站請求

30、的設(shè)定，則DP從站發(fā)送診斷數(shù)據(jù)報告它已為循環(huán)地交換用戶數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒：DP主站與DP從站交換所組態(tài)的用戶數(shù)據(jù)。DP從站只對由定義它的參數(shù)并組態(tài)它的l類DP主站發(fā)來的Data_Exchange請求幀報文作出反應(yīng)。其他的用戶數(shù)據(jù)報文均被此DP從站拒絕。3.3.4 PROFIBUS-DP 循環(huán)1.PROFIBUS-DP1.PROFIBUS-DP循環(huán)的結(jié)構(gòu)循環(huán)的結(jié)構(gòu)一個DP循環(huán)包括固定部分 和 可變部分。固定部分由循環(huán)報文構(gòu)成，它包括總線存取控制(令牌管理和站狀態(tài))和與DP從站的I/0數(shù)據(jù)通信 (Data_Exchange)。DP循環(huán)的可變部分由被控事件的非循環(huán)報文構(gòu)成。單主總線系統(tǒng)中DP循環(huán)的結(jié)構(gòu)報文

31、的非循環(huán)部分包括下列內(nèi)容: （1）DP從站初始化階段的數(shù)據(jù)通信; （2）DP從站診斷功能; （3）2類DP主站通信; （4）DP主站和主站通信; （5）非正常情況下 (Retry)，第2層控制的報 文重復(fù)； （6）與DPVl對應(yīng)的非循環(huán)數(shù)據(jù)通信; （7）PG在線功能; （8）HMI功能。2.2.固定的固定的PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP循環(huán)的結(jié)構(gòu)循環(huán)的結(jié)構(gòu)對于自動化領(lǐng)域的某些應(yīng)用來說，固定的DP循環(huán)時間和固定的I/0數(shù)據(jù)交換是有好處的。與正常的DP循環(huán)相比較，在DP主站的一個固定的DP循環(huán)期內(nèi)，保留一定的時間用于非循環(huán)通信。允許一定數(shù)量的非循環(huán)報文事件。如果此保留的時間末用完，則

32、通過多次給自己發(fā)報文的辦法直到達(dá)到所選定的固定總線循環(huán)時間為止，這樣就產(chǎn)生了一個暫停時間。固定的PROFIBUS-DP循環(huán)的結(jié)構(gòu)3.3.5 采用交叉通信的數(shù)據(jù)交換交叉通信，也稱之為 “直接通信”，是在SIMATlCS7應(yīng)用中使用PROFIBUS-DP的另一種數(shù)據(jù)通信方法。在交叉通信期間，DP從站不用1對1的報文 (從-主)響應(yīng)DP主站，而用特殊的1對多的報文 (從-主)。用交叉通信，通信關(guān)系 主-從和 從-從是可能的，但它們并不被所有類型的SIMATICS7 DP主站和從站設(shè)備的模塊所支持。3.3.6 設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件PROFIBUS設(shè)備具有不同的性能特征，特性的不同在于現(xiàn)有功能 (即I/0信號

33、的數(shù)量和診斷信息)的不同或可能的總線參數(shù)，如波特率和時間的監(jiān)控不同。為達(dá)到PROFIBUS簡單的即插即用配置，這些特性均在電子數(shù)據(jù)單中具體說明，有時稱為設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件或GSD文件。(1)總體說明(2)DP主設(shè)備相關(guān)規(guī)格(3)從設(shè)備的相關(guān)規(guī)格3.4 PROFIBUS的總線存取控制機(jī)制3.4.1 概述3.4.2 PROFIBUS-DP技術(shù)簡介3.4.3 PROFIBUS-PA技術(shù)簡介3.4.4 PROFIBUS-FMS技術(shù)簡介3.4.1 概述3種PROFIBUS(PROFIBUS(DPDP、FMSFMS、PAPA) )均使用一致的總線存一致的總線存取協(xié)議取協(xié)議。數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層(Fieldbu

34、s Data Link，F(xiàn)DL) ：保證保證數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)、傳輸協(xié)議傳輸協(xié)議和報文處理報文處理。介質(zhì)存取控制介質(zhì)存取控制 (Medium access controI，MAC)具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦?，MACMAC必須確保在任何一個必須確保在任何一個時刻只有一個站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。時刻只有一個站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。PROFIBUSPROFIBUS總線存取控制：總線存取控制：要滿足介質(zhì)控制的2個基本要求： 1)在復(fù)雜的自動化系統(tǒng) (主站)間的通信，必須保證在確切限定的時間間隔中在確切限定的時間間隔中，任何一個站點(diǎn)要有足夠的時間來完成通信任務(wù)有足夠的時間來完成通信任務(wù)。 2)在復(fù)雜的程序控制器（PL

35、C/PCPLC/PC）和簡單的I/OI/O設(shè)備 (從站)間通信，應(yīng)盡可能快速又簡單快速又簡單地完成數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸。PROFIBUSPROFIBUS總線存取協(xié)議：總線存取協(xié)議：主站之間主站之間采用令牌總線令牌總線機(jī)制，主站與從站之間主站與從站之間采用主從主從機(jī)制。令牌傳遞程序：令牌傳遞程序：保證每個主站在一個確切規(guī)定的時間內(nèi)得到總線存取權(quán) (令牌)。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進(jìn)行令牌傳遞僅在各主站之間進(jìn)行。主站得到總線存取令牌時可與從站通信：主站得到總線存取令牌時可與從站通信：每個主站均可向從站發(fā)送或讀取信息。3種系統(tǒng)配置：純主純主- -主系統(tǒng)（主系統(tǒng)（令牌傳遞令牌傳遞） 純主

36、純主- -從系統(tǒng)（從系統(tǒng)（主主- -從傳遞從傳遞） 混合系統(tǒng)混合系統(tǒng) PROFIBUS總線存取控制機(jī)制總線存取控制機(jī)制 主主- -從傳遞從傳遞3.4.2 PROFIBUS-DP技術(shù)簡介PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP：現(xiàn)場層的高速數(shù)據(jù)傳輸?，F(xiàn)場層的高速數(shù)據(jù)傳輸。主站主站周期周期地讀取從站的輸入信息并周期性地地讀取從站的輸入信息并周期性地向從站發(fā)送輸出信息向從站發(fā)送輸出信息，總線循環(huán)時間必須要比主站 (PLC)程序循環(huán)時間短，除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外，PROFlBUS-DP還提供智能化設(shè)備所需的非周期性非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報警處理。l.PROFIBUS-DPl.PROFIBU

37、S-DP的基本功能的基本功能(1)(1)傳輸技術(shù)傳輸技術(shù)1)RS-4851)RS-485雙絞線或光纜雙絞線或光纜2)2)波特率：波特率：9.6 kbit/s - l2 Mbit/s9.6 kbit/s - l2 Mbit/s(2)(2)總線存取總線存取1)各主站間為令牌傳輸令牌傳輸，主站與從站間為主為主- -從從傳輸;2)支持單主單主或多主多主系統(tǒng);3)主-從設(shè)備，總線上最多站點(diǎn)數(shù)為總線上最多站點(diǎn)數(shù)為126126(3)(3)功能功能1)DP1)DP主站主站和和DPDP從站從站間的間的循環(huán)用戶數(shù)據(jù)傳輸循環(huán)用戶數(shù)據(jù)傳輸; ;2)2)各各DPDP從站的從站的動態(tài)激活和撤消動態(tài)激活和撤消; ;3)DP

38、3)DP從站組態(tài)的檢查從站組態(tài)的檢查; ;4)4)強(qiáng)大的診斷功能，三級診斷信息強(qiáng)大的診斷功能，三級診斷信息; ;5)5)輸入或輸出的同步輸入或輸出的同步; ;6)6)通過總線通過總線給給DPDP從站賦予地址從站賦予地址; ;7)7)通過總線通過總線對對DPDP主站主站 (DPM1)(DPM1)進(jìn)行配置進(jìn)行配置; ;8)8)每個每個DPDP從站最大為從站最大為246246字節(jié)的輸入和輸出數(shù)字節(jié)的輸入和輸出數(shù)據(jù)據(jù)。(4)(4)設(shè)備類型設(shè)備類型1)第二類第二類DPDP主站主站 (DPM2):(DPM2):可編程可編程、可組態(tài)可組態(tài)、可診斷可診斷的設(shè)備;2)第一類第一類DPDP主站主站 (DPMl):

39、(DPMl):中央可編程控制器中央可編程控制器，如如PLCPLC、PCPC等等;3)DP3)DP從站從站: :帶二進(jìn)制或模擬輸入輸出的驅(qū)動器、閥門等。(5)診斷功能分為3類:本站診斷：本站診斷：診斷信息表示本站設(shè)備的一般操本站設(shè)備的一般操作狀態(tài)作狀態(tài)，如溫度過高，電壓過低。模塊診斷：模塊診斷：診斷信息表示一個站點(diǎn)的某具體一個站點(diǎn)的某具體I/OI/O模塊出現(xiàn)故障模塊出現(xiàn)故障 (如8位的輸出模塊)。通道診斷：通道診斷：診斷信息表示一個單獨(dú)的輸入輸一個單獨(dú)的輸入輸出位的故障出位的故障 (如輸出通道7短路)。(6)(6)系統(tǒng)配置系統(tǒng)配置PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP允許構(gòu)成單主站單主站或

40、多主站多主站系統(tǒng)，這就為系統(tǒng)配置組態(tài)提供了高度的靈活性。系統(tǒng)配置的描述包括:站點(diǎn)數(shù)站點(diǎn)數(shù)目目、站點(diǎn)地址站點(diǎn)地址和和輸入輸出數(shù)據(jù)的格式輸入輸出數(shù)據(jù)的格式，診斷信息的格式診斷信息的格式以及所使用的以及所使用的總體參數(shù)總體參數(shù)。(7)(7)運(yùn)行模式運(yùn)行模式1)運(yùn)行運(yùn)行：輸入和輸出數(shù)據(jù)的循環(huán)傳輸輸入和輸出數(shù)據(jù)的循環(huán)傳輸。DPM1DPM1由由DPDP從站讀取輸入信息并向從站讀取輸入信息并向DPDP從站寫入輸出從站寫入輸出信息。信息。2)清除清除：DPM1DPM1讀取讀取DPDP從站的輸入信息從站的輸入信息，并使輸出信息保持為故障故障- -安全狀態(tài)安全狀態(tài)。3)停止停止：只能進(jìn)行主只能進(jìn)行主- -主數(shù)據(jù)傳

41、輸主數(shù)據(jù)傳輸，DPM1和DP從站之間沒有數(shù)據(jù)傳輸。(8)(8)通信通信1)點(diǎn)對點(diǎn)點(diǎn)對點(diǎn) (用戶數(shù)據(jù)傳輸)或廣播廣播 (控制指令)。2)循環(huán)主循環(huán)主- -從用戶數(shù)據(jù)傳輸從用戶數(shù)據(jù)傳輸和非循環(huán)主非循環(huán)主- -主數(shù)主數(shù)據(jù)傳輸。據(jù)傳輸。DPM1和DP從站之間的數(shù)據(jù)傳輸分為3個階段: 參數(shù)設(shè)定參數(shù)設(shè)定、組態(tài)配置組態(tài)配置、數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換。(9)(9)同步同步1)控制指令允許輸入和輸出的同步。2)同步模式同步模式: :輸出同步輸出同步。3)鎖定模式鎖定模式: :輸入同步輸入同步。(10)(10)可靠性和保護(hù)機(jī)制可靠性和保護(hù)機(jī)制1)所有信息的傳輸在海明距離 HD=4 進(jìn)行。2)DP從站帶看門狗定時器。3)D

42、P從站的輸入輸出存取保護(hù)。4)DP主站上帶可變定時器的用戶數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)視。2.PROFIBUS-DP2.PROFIBUS-DP擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能DP擴(kuò)展功能允許非循環(huán)的讀寫功能非循環(huán)的讀寫功能并中斷并中斷并行于循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)答行于循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)答。對從站參數(shù)和測量值的非循環(huán)存取可用于某可用于某些診斷或操作員控制站些診斷或操作員控制站 (二類主機(jī)，DPM2)。DPDP擴(kuò)展功能可選，與擴(kuò)展功能可選，與DPDP基本功能兼容?；竟δ芗嫒荨P擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)通常采用軟件更新軟件更新的辦法。 3.4.3 PROFIBUS-PA技術(shù)簡介PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA：是PROFIBUS的過程自動化

43、解決方過程自動化解決方案案。PA將自動化系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備，例如壓力、溫度和液位變送器的過程控制系統(tǒng)連接起來，PAPA可可以取代以取代4-20mA4-20mA的模擬技術(shù)的模擬技術(shù)。PA在現(xiàn)場設(shè)備的規(guī)劃、電纜敷設(shè)、調(diào)試、投人運(yùn)行和維護(hù)方面可節(jié)省成本40%以上，并可提供多功能多功能和安全性安全性。1.1.常規(guī)的常規(guī)的4-2OmA4-2OmA系統(tǒng)與基于系統(tǒng)與基于PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA的系的系統(tǒng)在布線方面的區(qū)別統(tǒng)在布線方面的區(qū)別2.2.過程工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求過程工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求: :1)1)過程自動化獨(dú)特的應(yīng)用行規(guī)以及來自不同廠商的過程自動化獨(dú)特的應(yīng)用行規(guī)以及來自不同廠商的

44、現(xiàn)場設(shè)備的互換性現(xiàn)場設(shè)備的互換性; ;2)2)增加和去除總線站點(diǎn)，即使在本質(zhì)安全地區(qū)也不增加和去除總線站點(diǎn)，即使在本質(zhì)安全地區(qū)也不會影響到其他站點(diǎn)會影響到其他站點(diǎn); ;3)3)過程自動化中的過程自動化中的PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA總線段總線段和制造自動和制造自動化中的化中的PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP總線段總線段之間通過之間通過段耦合器段耦合器實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)通信透明化通信透明化; ;4)4)同樣的兩條線，基于同樣的兩條線，基于IEC61158-2IEC61158-2技術(shù)技術(shù)可進(jìn)行可進(jìn)行遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程供電供電和和數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸; ;5)5)在潛在的爆炸區(qū)使用防爆型在潛在的

45、爆炸區(qū)使用防爆型 本質(zhì)安全本質(zhì)安全 或或 非非本質(zhì)安全本質(zhì)安全 。3.3. PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA總線的數(shù)據(jù)傳輸總線的數(shù)據(jù)傳輸 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA使用使用PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP的基本功能的基本功能傳輸測量值和狀態(tài)傳輸測量值和狀態(tài)，使用，使用PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能對現(xiàn)場設(shè)備設(shè)置參數(shù)及操作對現(xiàn)場設(shè)備設(shè)置參數(shù)及操作。 傳輸采用傳輸采用基于基于IEC6l158-2IEC6l158-2的兩線技術(shù)的兩線技術(shù)。PROFIBUSPROFIBUS總線存取協(xié)議總線存取協(xié)議 ( (第第2 2層層) )和和I

46、EC6l158-9IEC6l158-9技術(shù)技術(shù) ( (第第1 1層層) )之間的接口之間的接口在在DIN19245DIN19245系列標(biāo)準(zhǔn)系列標(biāo)準(zhǔn)的第的第4 4部分中作了規(guī)定。部分中作了規(guī)定。 在在IEC6l158-2IEC6l158-2段傳輸時，報文被加上段傳輸時，報文被加上起始起始和和結(jié)束結(jié)束界定符。界定符。PROFlBUS-PAPROFlBUS-PA總線的數(shù)據(jù)傳輸總線的數(shù)據(jù)傳輸3.4.4 PROFIBUS-FMS技術(shù)簡介PROFIBUS-FMSPROFIBUS-FMS：解決解決車間一級車間一級的通信，在這的通信，在這一級可編程控制器一級可編程控制器 (PLC(PLC和和PC)PC)主要是

47、主要是互相通互相通信信，高級功能比快速系統(tǒng)反應(yīng)時間高級功能比快速系統(tǒng)反應(yīng)時間更重要更重要。l.PROFIBUS-FMSl.PROFIBUS-FMS的應(yīng)用層的應(yīng)用層現(xiàn)場總線信息規(guī)范現(xiàn)場總線信息規(guī)范(FMS)(FMS)：描述：描述通信對象通信對象和和服務(wù)服務(wù)低層接口低層接口(LLI)(LLI)：用于將用于將FMSFMS適配到第適配到第2 2層層2.2.通信對象和對象字典通信對象和對象字典 (OD)(OD) 對象字典：包括對象字典：包括描述描述、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)和和數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型以及通信對以及通信對象的象的內(nèi)部設(shè)備地址內(nèi)部設(shè)備地址和它們在總線上的和它們在總線上的標(biāo)志標(biāo)志 ( (索引或索引或名稱名稱) )之

48、間的關(guān)系。之間的關(guān)系。1)1)頭頭: : 包含對象字典結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息包含對象字典結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息; ;2)2)靜態(tài)數(shù)據(jù)類型表靜態(tài)數(shù)據(jù)類型表: : 所支持的靜態(tài)數(shù)據(jù)類型列表所支持的靜態(tài)數(shù)據(jù)類型列表; ;3)3)變量列表的動態(tài)列表變量列表的動態(tài)列表: : 所有已知變量表列表所有已知變量表列表; ;4)4)動態(tài)程序列表動態(tài)程序列表: : 所有已知程序列表。所有已知程序列表。FMSFMS能識別能識別5 5種通信對象種通信對象: :1)1)簡單變量簡單變量; ;2)2)數(shù)組數(shù)組 ( (一系列相同類型的簡單變量一系列相同類型的簡單變量););3)3)記錄記錄 ( (一系列不同類型的簡單變量一系列不同類型的簡

49、單變量););4)4)域域; ;5)5)事件事件。FMSFMS可識別可識別2 2種類型的動態(tài)通信對象種類型的動態(tài)通信對象: :1)1)程序調(diào)用程序調(diào)用; ;2)2)變量列表變量列表 ( (一系列簡單變量，數(shù)組或記錄一系列簡單變量，數(shù)組或記錄) )。3.PROFIBUS-FMS3.PROFIBUS-FMS服務(wù)服務(wù) FMS服務(wù)是ISO9506制造信息規(guī)范 (Manufacturing Message Specification, MMS)服務(wù)的子集，已在現(xiàn)場總線應(yīng)用中被優(yōu)化，而且增加了通信對象管理通信對象管理和網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)管理功能。通過總線的FMS服務(wù)的執(zhí)行用服務(wù)序列描述，包括被稱作服務(wù)原語的幾個

50、互操作。服務(wù)原語服務(wù)原語描述請求者和應(yīng)答者之間的互操作描述請求者和應(yīng)答者之間的互操作。4.PROFIBUS-FMS4.PROFIBUS-FMS和和PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP的混合操作的混合操作 FMSFMS和和DPDP設(shè)備設(shè)備可以在同一條總線上的混合操在同一條總線上的混合操作作是PROFlBUS的一個主要優(yōu)點(diǎn)。兩種協(xié)議可兩種協(xié)議可以同時在一個設(shè)備上執(zhí)行以同時在一個設(shè)備上執(zhí)行，這些設(shè)備稱作混合設(shè)備。能夠進(jìn)行混合操作是因?yàn)閮煞N協(xié)議均使用統(tǒng)統(tǒng)一的傳輸技術(shù)一的傳輸技術(shù)和總線存取協(xié)議總線存取協(xié)議，不同的應(yīng)用功能由第2層的不同的服務(wù)存取點(diǎn)不同的服務(wù)存取點(diǎn)區(qū)分。3.5 PROFIBUS的應(yīng)

51、用(系統(tǒng)集成) 3.5.1 PROFIBUS在工廠自動化系統(tǒng)中的位置3.5.2 PROFIBUS控制系統(tǒng)的組成3.5.1 PROFIBUS在工廠自動化系統(tǒng)中的位置3.5.1 PROFIBUS在工廠自動化系統(tǒng)中的位置3.5.2 PROFIBUS控制系統(tǒng)的組成1一類主站 一類主站指PLC、PC或可做一類主站的控制器。一類主站完成總線通信與管理。2二類主站 二類主站指操作員工作站（如PC機(jī)加圖形監(jiān)控軟件）、編程器、操作員接口等。完成各站點(diǎn)的數(shù)據(jù)讀寫、系統(tǒng)配置、故障診斷等。3從站 （1 1）分散式）分散式I/OI/O 分散式I/O通常由電源、通信適配器及接線端子組成。分散式I/O不具有程序存儲和程序執(zhí)

52、行的功能。通信適配器用于接收主站指令通信適配器用于接收主站指令，按照主站指令驅(qū)動驅(qū)動I/OI/O，并將將I/OI/O及故障診斷信息返回給主站。及故障診斷信息返回給主站。 由主站統(tǒng)一編址，分散式由主站統(tǒng)一編址，分散式I/OI/O與主站集成與主站集成I/OI/O在在主站編程時無區(qū)別。主站編程時無區(qū)別。（2 2）PLCPLC PLC 可做PROFIBUS上的一個從站，主站可通過通信間接控制從站PLC的I/O。（3 3）驅(qū)動器、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備）驅(qū)動器、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備 帶有PROFIBUS接口的現(xiàn)場設(shè)備可作為PROFIBUS從站，可由主站在線完成系統(tǒng)配置、由主站在線完成系統(tǒng)配置、

53、參數(shù)修改、數(shù)據(jù)交換參數(shù)修改、數(shù)據(jù)交換等功能?？蛇M(jìn)行通信的參數(shù)及參數(shù)格式由PROFIBUS決定。3.6 PROFIBUS-DP3.6 PROFIBUS-DP系統(tǒng)開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)3.6.1 ASICs介紹3.6.2 PROFIBUS-DP開發(fā)包4(PACKAGE4)3.6.3 PROFIBUS-DP智能從站節(jié)點(diǎn)設(shè)計3.6.1 ASICs3.6.1 ASICs介紹介紹西門子為PLC之間簡單高速的數(shù)字通信提供用戶ASICs。ASICAutomation Special Integrated Circuit參照PROFIBUS DlN19245第1部分和第3部分設(shè)計的這些ASICs，支持并可以完全處理支持并

54、可以完全處理PLCPLC站站之間的數(shù)據(jù)通信之間的數(shù)據(jù)通信。ASICsASICs與微處理器結(jié)合與微處理器結(jié)合提供智能從站的解決方案提供智能從站的解決方案：SPC(Siemens PROFIBUS controller)SPC(Siemens PROFIBUS controller)：基于基于OSIOSI參考參考模型的第模型的第1 1層層，需要附加一個微處理器用于實(shí)現(xiàn)第附加一個微處理器用于實(shí)現(xiàn)第2 2層層和第和第7 7層的功能層的功能。 SPC2SPC2：集成了第2層的執(zhí)行總線協(xié)議的部分，附加微處理器執(zhí)行第2層的其余功能 (即接口服務(wù)和管理)。 ASPC2ASPC2：集成了第2層的大部分功能，但仍

55、需要微處理器?？梢灾С?2Mbaud總線。主要用于復(fù)雜的主要用于復(fù)雜的主站主站設(shè)計設(shè)計。SPC3SPC3：集成了全部PROFTBTTS一DP協(xié)議，有效地減輕了處理器的壓力，因此可用于12Mbaud總線。SPC4SPC4創(chuàng)支持DP，F(xiàn)MS和PA協(xié)議類型，且可以工作于12Mbaud總線。LSPM2LSPM2(Lean Siemens PROFIBUS Multiplexer)：在自動化工程領(lǐng)域也有一些簡單的設(shè)備，如:開關(guān)、熱元件，不需要微處理器記錄它們的狀態(tài)。主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容1.從站通信控制器SPC3 2.相關(guān)接口3.主站通信控制芯片ASPC24.網(wǎng)絡(luò)接口卡1.1.從站通信控制器從站通信控制

56、器SPC3SPC3SPC3只集成了傳輸技術(shù)的部分功能，而沒有集成模擬功能 (RS-485驅(qū)動器)、FDL(現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路Fieldbus Data Link)傳輸協(xié)議。它支持接口功能、FMA功能和整個DP從站協(xié)議,用戶接口讓用戶很容易訪問第2層。第2層的其余功能 (軟件功能和管理)需要通過軟件來實(shí)現(xiàn)。2.相關(guān)接口（1）ASIC接口方式寄存器、狀態(tài)寄存器、中斷寄存器看門狗定時器等寄存器規(guī)定了ASIC硬件的功能和保溫處理過程。（2）PROFIBUS-DP接口（3）通信處理器總線接口（4）UART(通用異步接收器發(fā)送器)（5）PROFIBUS接口3.主站通信控制芯片ASPC2Siemens公司生產(chǎn)

57、的主站通信控制器，該通信控制器可以完全處理PROFIBUS EN50170的第一層和第二層，同時ASPC2還為PROFIBUS-DP和使用段藕合器的PROFIBUS-PA提供一個主站。ASPC2通信控制器用作一個DP主站時需要龐大的軟件(約64KB)，PROFIBUSASIC可用于從站應(yīng)用，鏈接低級設(shè)備 (如:控制器、執(zhí)行器、測量變送器和分散1/0設(shè)備)。4.4.網(wǎng)絡(luò)接口卡網(wǎng)絡(luò)接口卡（1）CP5611 網(wǎng)絡(luò)接卡用于工控機(jī)連接到PROFIBUS和SlMATIC S7的MPI。支持PROFIBUS的主站和從站、PG/OP、S7通信。OPC Server軟件包已包含在通信軟件供貨，但是需要SOFrN

58、ET支持。（2）CP5611與從站通信的過程 當(dāng)CP5611作為網(wǎng)絡(luò)上的主站時，CP5611通過輪詢方式與從站進(jìn)行通信。通常按地址增序輪詢所有的從站，當(dāng)與最后一個從站通信完以后，接著再進(jìn)行下一個周期的通信。這樣就保證所有的數(shù)據(jù) (包括輸出數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù))都是最新的。主要報文有:令牌報文，固定長度沒有數(shù)據(jù)單元的報文，固定長度帶數(shù)據(jù)單元的報文，變數(shù)據(jù)長度的報文。 （3）CP5613網(wǎng)絡(luò)接卡CP5613是Siemens公司推出的基于PCI總線的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)接口卡，其報價已包括軟件使用費(fèi)，目前，一般使用該網(wǎng)絡(luò)接口卡。用于工控機(jī)連接到PROFIBUS，一個PROFlBUS接口，僅支持DP主

59、站、PG/OP、S7通信。OPCSerVer軟件包已包含在通信軟件供貨。3.6.2 PROFIBUS-DP開發(fā)包4開發(fā)包4(PACKAGE4)是專門對Siemem的從站ASIC芯片SPC3開發(fā)而提供的，它包括SPC3與單片微控制器的接口電路圖以及主站和從站的所有源代碼，有了開發(fā)包4將會加快用戶PROFIBUS-DP產(chǎn)品的開發(fā)，Siemens公司所提供的接口模塊的優(yōu)點(diǎn)在于開發(fā)人員不需要再開發(fā)附加的外圍電路，不同的接口模塊可用于各種需求及應(yīng)用場合。開發(fā)包4(PACKAGE4)的組成開發(fā)包4 很容易將一個產(chǎn)品快速連接到PROFIBUS-DP上。 1.硬件 2.軟件 3.文檔主站和從站都可以使用PAC

60、KAGE4并行開發(fā)，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為12Mbit。1.1.硬件硬件(1)(1)IM180IM180主站接口模塊主站接口模塊IMl80可將第三方設(shè)備作為主站連接到PROFIBUS-DP上。該模塊可完全獨(dú)立完成總線控制。IMl80可將接替PLC、PC、驅(qū)動器、人機(jī)接口的通信處理任務(wù)，最大數(shù)據(jù)傳輸速率l2Mbit/s。專用集成電路ASPC2芯片可獨(dú)立處理總線協(xié)議，與主系統(tǒng)的通信通過雙口RAM完成。數(shù)據(jù)交換由應(yīng)用程序完成。(2)(2)IM183-1IM183-1從站接口模塊從站接口模塊IM183-1可將第三方設(shè)備作為從站簡便的連接到PROFIBUS-DP上。最大數(shù)據(jù)傳輸速率l2Mbit/s。IM18