第三章

PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線3.1PROFIBUS的通信模型和協(xié)議類(lèi)型3.2PROFIBUS的數(shù)據(jù)傳輸和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.3PROFIBUS的總線存取控制機(jī)制3.4PROFIBUS-DP技術(shù)簡(jiǎn)介3.5PROFIBUS-PA技術(shù)簡(jiǎn)介3.6PROFIBUS-FMS技術(shù)簡(jiǎn)介3.7PROFIBUS的應(yīng)用PROFIBUS概述PROFlBUS(ProcessFieldbus的縮寫(xiě))是一種國(guó)際化的、開(kāi)放的、不依賴(lài)于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。它廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通、電力等自動(dòng)化領(lǐng)域。

PROFIBUS技術(shù)的發(fā)展歷程1987年由德國(guó)SIEMENS公司等13家企業(yè)和5家研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合開(kāi)發(fā)；1989年成為德國(guó)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158的組成部分(TYPEIII)；2001年成為中國(guó)的機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T10308-3-2001。3.1PROFIBUS的通信模型和協(xié)議類(lèi)型

PROFIBUS通信模型PROFIBUS通信模型參照了ISO/OSI參考模型的第1層（物理層）和第2層（數(shù)據(jù)鏈路層），其中FMS還采用了第7層（應(yīng)用層）,另外增加了用戶層。PROFIBUS－DP和PROFIBUS－FMS的第1層和第2層相同，PROFIBUS-FMS有第7層，PROFIBUS－DP無(wú)第7層。PROFIBUS－PA有第1層和第2層，但與DP/FMS有區(qū)別，無(wú)第7層。PROFIBUS通信模型

PROFIBUS協(xié)議類(lèi)型三個(gè)兼容部分1.PROFIBUS-DP:用于傳感器和執(zhí)行器級(jí)的高速數(shù)據(jù)傳輸，它以DIN19245的第一部分為基礎(chǔ)，根據(jù)其所需要達(dá)到的目標(biāo)對(duì)通信功能加以擴(kuò)充，DP的傳輸速率可達(dá)12Mbit/s，一般構(gòu)成單主站系統(tǒng)，主站、從站間采用循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸方式工作。2.PROFIBUS-

PA：具有本質(zhì)安全特性，它實(shí)現(xiàn)了IEC1158-2規(guī)定的通信規(guī)程。PROFIBUS-PA是PROFIBUS的過(guò)程自動(dòng)化解決方案，PA將自動(dòng)化系統(tǒng)和過(guò)程控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如壓力、溫度和液位變送器等連接起來(lái)，代替了4-20mA模擬信號(hào)傳輸技術(shù)。因此，PA尤其適用于石油、化工、冶金等行業(yè)的過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)。3.PROFIBUS-FMS:解決車(chē)間一級(jí)通用性通信任務(wù)，F(xiàn)MS提供大量的通信服務(wù)，用以完成以中等傳輸速率進(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(chǎng)設(shè)備之間的通信以及控制器之間的信息交換，因此它考慮的主要是系統(tǒng)的功能而不是系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，應(yīng)用過(guò)程通常要求的是隨機(jī)的信息交換(如改變?cè)O(shè)定參數(shù)等)?？捎糜诖蠓秶蛷?fù)雜的通信系統(tǒng)。PROFIBUS協(xié)議的特點(diǎn)1)不支持長(zhǎng)信息段>235B2)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4)除規(guī)定的最小組態(tài)外，根據(jù)應(yīng)用需求可以建立任意的服務(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，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(hào)特性。8)傳輸速率取決于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜涂偩€長(zhǎng)度，從9.6kbit/s到l2Mbit/s不等。9)可選第二種介質(zhì)(冗余)。10)在傳輸時(shí)，使用半雙工，異步，滑差(Slipe)保護(hù)同步。11)報(bào)文數(shù)據(jù)的完整性，用海明距離(HD)=412)地址定義范圍為:0~127(對(duì)廣播相群播而言，127是全局地址)。13)使用兩類(lèi)站:主站(主動(dòng)站，具有總線存取控制權(quán))和從站(被動(dòng)站，沒(méi)有總線存取控制權(quán))。14)總線存取基于混合、分散、集中3種方式。15)數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)有兩類(lèi):

非循環(huán)的:有/無(wú)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(qǐng)求數(shù)據(jù)。循環(huán)的(輪詢):有應(yīng)答要求的發(fā)送和請(qǐng)求數(shù)據(jù)。3.2PROFIBUS的數(shù)據(jù)傳輸和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)物理層1.DP/FMS(RS-485)的物理層2.DP/FMS(光纖電纜)的物理層3.PA的物理層一.用于DP/FMS的RS-485傳輸技術(shù)屏蔽雙絞電纜符合EIARS-485標(biāo)準(zhǔn)(也稱(chēng)H2)總線段的兩端各有一個(gè)終端器傳輸速率從9.6kbit/s到12Mbit/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(gè)站

VP(6)390Ω220Ω390ΩDGND(5)

VP(6)390Ω220Ω390ΩDGND(5)RS485段

（1）傳輸程序半雙工、異步、無(wú)間隙同步NRZ（不歸零）編碼“1”——RXD/TXD-P（Receive/Transmit-Data-P）線上的正電位，而在RXD/TXD-N線上則正相反。各報(bào)文的空閑（idle）狀態(tài)對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制“1”信號(hào)A線對(duì)應(yīng)于RXD/TXD-N信號(hào)，而B(niǎo)線對(duì)應(yīng)于RXD/TXD-P信號(hào)。（2）總線連接國(guó)際性的PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)EN50170推薦使用9針D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相連接，而D型連接器的插頭與總線電纜相連接。

594837261連接器外形針腳號(hào)信號(hào)名稱(chēng)信號(hào)含義1SHIELD屏蔽或邏輯地2M2424V輸出電壓邏輯地（輔助電源）3RxD/TxD－P接收/發(fā)送數(shù)據(jù)－正，RS485信號(hào)B線4CNTR－P方向控制信號(hào)P5DGND數(shù)據(jù)基準(zhǔn)電位（邏輯地）6VP供電電壓（正）7P24+24V輸出電壓（輔助電源）8RxD/TxD－N接收/發(fā)送數(shù)據(jù)－負(fù)，RS485信號(hào)A線9CMTR－N方向控制信號(hào)N連接器外殼屏蔽機(jī)殼接地(3)總線終端器根據(jù)EIARS-485標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)據(jù)線A和B兩端均加接總線終端器?？臻e狀態(tài)：確定的空閑電位?？梢杂商悠骰蜷_(kāi)關(guān)來(lái)啟動(dòng)。傳輸速率大于1.5Mbit/s時(shí)，由于所連接站的電容性負(fù)載而引起導(dǎo)線反射，因此必須使用附加有軸向電感的總線連接插頭。（4）傳輸技術(shù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌壕€性總線，兩端有有源的總線終端電阻；傳輸速率：9.6kbit/s—12Mbit/s；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)：每段32站（無(wú)中繼），127站（有中繼）；插頭連接：9針D型插頭（5）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

二、用于PA的IEC61158-2傳輸技術(shù)PROFIBUS-PA采用符合IECl158-2標(biāo)準(zhǔn)的傳輸技術(shù)。這種技術(shù)確保本質(zhì)安全并通過(guò)總線直接給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。（1）數(shù)據(jù)傳輸非直流傳輸?shù)奈煌?、曼徹斯特編碼(也稱(chēng)H1編碼)。數(shù)據(jù)的發(fā)送采用對(duì)總線系統(tǒng)的基本電流IB調(diào)節(jié)±9mA的方法實(shí)現(xiàn)。PROFIBUS-PA的數(shù)據(jù)傳輸（2）總線連接（PA總線段的結(jié)構(gòu)）（3）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹(shù)型結(jié)構(gòu)是典型的現(xiàn)場(chǎng)安裝技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)分配器負(fù)責(zé)連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與主干總線，所有連接在現(xiàn)場(chǎng)總線上的設(shè)備通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分配器進(jìn)行并行切換。總線型結(jié)構(gòu)：提供了與供電電路安裝類(lèi)似的沿現(xiàn)場(chǎng)總線電纜的連接點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)總線電纜可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接成回路，其分支線也可連接一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。樹(shù)型與線型的組合結(jié)構(gòu)：基于IEC61158-2傳輸技術(shù)總線段與基于RS485傳輸技術(shù)總線段可以通過(guò)DP/PA耦合器或鏈接器相連，耦合器使RS485信號(hào)和IEC61158-2信號(hào)相適配。

（4）IECl158-2傳輸技術(shù)特性數(shù)據(jù)傳輸:數(shù)字式、位同步、曼徹斯特編碼;傳輸速率:31.25kbit/s，電壓式;數(shù)據(jù)可靠性:前同步信號(hào)，采用起始和終止界定符避免誤差;電纜:雙絞線，屏蔽式或非屏蔽式;遠(yuǎn)程電源供電:可選附件，通過(guò)數(shù)據(jù)線;防爆型:能進(jìn)行本征及非本征安全操作;拓?fù)?總線形或樹(shù)形，或兩者相組合;站數(shù):每段最多32個(gè)，總數(shù)最多為126個(gè);中繼器:最多可擴(kuò)展至4臺(tái)。

三.光纖傳輸技術(shù)DP/FMS(光纖電纜)的物理層PROFIBUS第1層的另一種類(lèi)型是通過(guò)光纖導(dǎo)體中光的傳輸來(lái)傳送數(shù)據(jù)。站之間的距離最大到15km。用玻璃或塑料纖維制成的光纖電纜可用作傳輸介質(zhì)。玻璃光纖能處理的連接距離達(dá)到15km，而塑料光纖只能達(dá)到80m。連接技術(shù)

(1)OLM技術(shù)(OpticalLinkModule)(2)OLP技術(shù)(OpticalLinkPlug)（3）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）OBT（OpticalFiberBusTerminal，光纖總線終端）

一個(gè)不帶集成纖維光纜接頭的PROFIBUS站或一個(gè)RS-485段可以通過(guò)OBT連接到一個(gè)光纖電路。3.3PROFIBUS的總線存取控制機(jī)制PROFIBUS（DP、PA、FMS）使用一致的總線存取控制機(jī)制。數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定總線存取控制、數(shù)據(jù)安全性以及傳輸協(xié)議和報(bào)文的處理。在PROFIBUS中，數(shù)據(jù)鏈路層(第2層)稱(chēng)為FDL層(現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層)。介質(zhì)存取控制（MAC，MediumAccessControl）具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦?。PROFIBUS的總線存取控制要滿足介質(zhì)控制的兩

個(gè)基本要求：（1）主站（PLC或PC）間的通信必須使每個(gè)總線站在確定的時(shí)間內(nèi)能獲得足夠的時(shí)間處理自己的通信任務(wù)。（2）復(fù)雜的控制器與簡(jiǎn)單的分散的過(guò)程I/O設(shè)備（從站）間的數(shù)據(jù)交換必須快速簡(jiǎn)單。PROFIBUS在主站間采用令牌傳送方式，主站與從站間采用主從方式。令牌傳遞程序保證每個(gè)主站在一個(gè)確切規(guī)定的時(shí)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。主站得到總線存取令牌時(shí)可與從站通信。每個(gè)主站均可向從站發(fā)送或讀取信息。PROFIBUS總線存取控制機(jī)制3.4PROFIBUS-DP技術(shù)簡(jiǎn)介PROFIBUS-DP用于現(xiàn)場(chǎng)層的高速數(shù)據(jù)傳輸。主站周期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，總線循環(huán)時(shí)間必須要比主站(PLC)程序循環(huán)時(shí)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)備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報(bào)警處理。

l.PROFIBUS-DP的基本功能(1)傳輸技術(shù)1)RS-485雙絞線或光纜2)波特率從9.6kbit/s-l2Mbit/s(2)總線存取1)各主站間為令牌傳輸，主站與從站間為主-從傳輸;2)支持單主或多主系統(tǒng);3)主-從設(shè)備，總線上最多站點(diǎn)數(shù)為126(3)功能1)DP主站和DP從站間的循環(huán)用戶數(shù)據(jù)傳輸;2)各DP從站的動(dòng)態(tài)激活和撤消;3)DP從站組態(tài)的檢查;4)強(qiáng)大的診斷功能，三級(jí)診斷信息;5)輸入或輸出的同步;6)通過(guò)總線給DP從站賦予地址;7)通過(guò)總線對(duì)DP主站(DPM1)進(jìn)行配置;8)每個(gè)DP從站最大為246字節(jié)的輸入和輸出數(shù)據(jù)。

(4)設(shè)備類(lèi)型1)第一類(lèi)DP主站(DPMl):可編程控制器，如PLC、PC等;2)第二類(lèi)DP主站(DPM2):可編程、可組態(tài)、可診斷的設(shè)備;3)DP從站:帶二進(jìn)制或模擬輸入、輸出的驅(qū)動(dòng)器、閥門(mén)等。

(5)診斷功能（分為3類(lèi)）本站診斷操作:本站設(shè)備的一般操作狀態(tài)，如溫度過(guò)高，電壓過(guò)低。模塊診斷操作:一個(gè)站點(diǎn)的某個(gè)具體I/O模塊出現(xiàn)故障(如8位的輸出模塊)。通道診斷操作:一個(gè)單獨(dú)的輸入、輸出位的故障(如輸出通道7短路)。

(6)系統(tǒng)配置PROFIBUS-DP允許構(gòu)成單主站或多主站系統(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)目、站點(diǎn)地址和輸入輸出數(shù)據(jù)的格式，診斷信息的格式以及所使用的總體參數(shù)。

(7)運(yùn)行模式1)運(yùn)行:輸入和輸出數(shù)據(jù)的循環(huán)傳輸。DPM1由DP從站讀取輸入信息并向DP從站寫(xiě)入輸出信息。2)清除:DPM1讀取DP從站的輸入信息，并使輸出信息保持為故障-安全狀態(tài)。3)停止:只能進(jìn)行主-主數(shù)據(jù)傳輸，DPM1和DP從站之間沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸。

(8)通信1)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(用戶數(shù)據(jù)傳輸)或廣播(控制指令)。2)循環(huán)主-從用戶數(shù)據(jù)傳輸和非循環(huán)主-主數(shù)據(jù)傳輸。DPM1和DP從站之間的數(shù)據(jù)傳輸分為3個(gè)階段:參數(shù)設(shè)定、組態(tài)配置、數(shù)據(jù)交換。PROFIBUS-DP主-主之間的數(shù)據(jù)通信(9)同步1)控制指令允許輸入和輸出的同步。2)同步模式:輸出同步。3)鎖定模式:輸入同步。(10)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(mén)狗定時(shí)器。3)DP從站的輸入輸出存取保護(hù)。4)DP主站上帶可變定時(shí)器的用戶數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)視。PROFIBUS-DP協(xié)議是為自動(dòng)化制造工廠中分散的I/O設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所需要的高速數(shù)據(jù)通信而設(shè)計(jì)的。典型的DP配置是單主站結(jié)構(gòu)DP主站與DP從站間的通信基于主-從原理，一個(gè)報(bào)文循環(huán)由DP主站發(fā)出的請(qǐng)求幀

(輪詢報(bào)文)和由DP從站返回的有關(guān)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)

2.DP設(shè)備類(lèi)型1)

DP主站（1類(lèi)）循環(huán)地與DP從站交換用戶數(shù)據(jù)：PLC、PC或可以做1類(lèi)主站使用的控制器。通信任務(wù)：(l)Set_Prm和Chk_Cfg在啟動(dòng)、重啟動(dòng)和數(shù)據(jù)傳輸階段，DP主站發(fā)送參數(shù)集給DP從站。(2)Data一Exchange循環(huán)地與指定DP從站進(jìn)行輸入/輸出數(shù)據(jù)交換。(3)Slave_Diag在啟動(dòng)期間或循環(huán)的用戶數(shù)據(jù)交換期間，讀取DP從站的診斷信息。(4)Global_ControlDP主站將它的運(yùn)行狀態(tài)告知給各DP從站；將控制命令發(fā)送給個(gè)別從站或規(guī)定的DP從站組，以實(shí)現(xiàn)輸出數(shù)據(jù)和輸入數(shù)據(jù)的同步(Sync和Freeze命令)。2)DP從站：PLC、分散式I/O、驅(qū)動(dòng)器、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)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(bào)告本地診斷中斷和過(guò)程中斷。3)DP主站(2類(lèi))2類(lèi)DP主站是操作員工作站、編程裝置，診斷和管理設(shè)備，完成各站點(diǎn)的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)、系統(tǒng)配置、故障診斷等。特殊功能:(l)RD_Inp和RD_Outp在與l類(lèi)DP主站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的同時(shí)，讀取DP從站的輸入和輸出數(shù)據(jù)。(2)Get_Cfg讀取DP從站的當(dāng)前組態(tài)數(shù)據(jù)。(3)Set_Slave_AddDP主站(2類(lèi))分配一個(gè)新的總線地址給一個(gè)DP從站。4).DP組合設(shè)備可以將l類(lèi)DP主站、2類(lèi)DP主站和DP從站組合在一個(gè)硬件模塊中形成一個(gè)DP組合設(shè)備。這樣的設(shè)備是很常見(jiàn)的，一些典型的設(shè)備組合如下:（1）l類(lèi)DP主站與2類(lèi)DP主站的組合（2）DP從站與l類(lèi)DP主站的組合

3.DP設(shè)備之間的通信1)DP通信關(guān)系和DP數(shù)據(jù)交換通信作業(yè)的發(fā)起者：請(qǐng)求方，通信伙伴：響應(yīng)方。l類(lèi)DP主站的請(qǐng)求報(bào)文以第2層中的“高優(yōu)先權(quán)”報(bào)文服務(wù)級(jí)別處理。由DP從站發(fā)出的響應(yīng)報(bào)文使用第2層中的“低優(yōu)先權(quán)”報(bào)文服務(wù)級(jí)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(guò)將Data_Exchange的響應(yīng)報(bào)文服務(wù)級(jí)別從"低優(yōu)先權(quán)"改變?yōu)楦邇?yōu)先權(quán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。各類(lèi)DP設(shè)備間的通信關(guān)系2)初始化階段，重啟動(dòng)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(guò)請(qǐng)求從站的診斷數(shù)據(jù)來(lái)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。StationStatus:與從站有關(guān)的功能和設(shè)定Watchdog:(定時(shí)監(jiān)視器，“看門(mén)狗”)檢查DP主站的故障Ident_Number:DP從站的標(biāo)識(shí)號(hào),由PNO在認(rèn)證時(shí)規(guī)定的DP從站的標(biāo)識(shí)號(hào)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(bào)文中，DP主站發(fā)送標(biāo)識(shí)符格式給DP從站，這些標(biāo)識(shí)符格式告知DP從站要被交換的輸入/輸出區(qū)域的范圍和結(jié)構(gòu)。這些區(qū)域(也稱(chēng)“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(shí)符格式)形式定義的。標(biāo)識(shí)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(dòng)階段，DP主站使用請(qǐng)求診斷數(shù)據(jù)來(lái)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(zhuān)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(cuò)事件時(shí)出錯(cuò)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(méi)有錯(cuò)誤而且允許由DP主站請(qǐng)求的設(shè)定，則DP從站發(fā)送診斷數(shù)據(jù)報(bào)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(duì)由定義它的參數(shù)并組態(tài)它的l類(lèi)DP主站發(fā)來(lái)的Data_Exchange請(qǐng)求幀報(bào)文作出反應(yīng)。其他的用戶數(shù)據(jù)報(bào)文均被此DP從站拒絕。4.PROFIBUS-DP循環(huán)1)PROFIBUS-DP循環(huán)的結(jié)構(gòu)一個(gè)DP循環(huán)包括固定部分和可變部分。固定部分由循環(huán)報(bào)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/O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(bào)文構(gòu)成。單主總線系統(tǒng)中DP循環(huán)的結(jié)構(gòu)報(bào)文的非循環(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(lèi)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(bào)式；（6）與DPV1對(duì)應(yīng)的非循環(huán)數(shù)據(jù)通信;（7）PG在線功能;（8）HMI功能。2)固定的PROFIBUS-DP循環(huán)的結(jié)構(gòu)對(duì)于自動(dòng)化領(lǐng)域的某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，固定的DP循環(huán)時(shí)間和固定的I/O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(gè)固定的DP循環(huán)期內(nèi)，保留一定的時(shí)間用于非循環(huán)通信。允許一定數(shù)量的非循環(huán)報(bào)文事件。如果此保留的時(shí)間未用完，則通過(guò)多次給自己發(fā)報(bào)文的辦法直到達(dá)到所選定的固定總線循環(huán)時(shí)間為止，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)暫停時(shí)間。固定的PROFIBUS-DP循環(huán)的結(jié)構(gòu)5.采用交叉通信的數(shù)據(jù)交換交叉通信，也稱(chēng)之為“直接通信”，是在SIMATICS7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(duì)1的報(bào)文(從--主)響應(yīng)DP主站，而用特殊的1對(duì)多的報(bào)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(lèi)型的SIMATICS7DP主站和從站設(shè)備的模塊所支持。6設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)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(hào)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(shí)間的監(jiān)控不同。為達(dá)到PROFIBUS簡(jiǎn)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(shuō)明，有時(shí)稱(chēng)為設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)文件或GSD文件。(1)總體說(shuō)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3.5PROFIBUS-PA技術(shù)簡(jiǎn)介PROFIBUS-PA是PROFIBUS的過(guò)程自動(dòng)化解決方案。PA將自動(dòng)化系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，例如壓力、溫度和液位變送器的過(guò)程控制系統(tǒng)連接起來(lái)，PA可以取代4-20mA的模擬技術(shù)。PA在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的規(guī)劃、電纜敷設(shè)、調(diào)試、投入運(yùn)行和維護(hù)方面可節(jié)省成本40%以上，并可提供多功能和安全性。1.常規(guī)的4-2OmA系統(tǒng)與基于PROFIBUS-PA的系統(tǒng)在布線方面的區(qū)別2.過(guò)程工業(yè)一應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求1)過(guò)程自動(dòng)化獨(dú)特的應(yīng)用行規(guī)以及來(lái)自不同廠商的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的互換性;2)增加和去除總線站點(diǎn)，即使在本質(zhì)安全地區(qū)也不會(huì)影響到其他站點(diǎn);3)過(guò)程自動(dòng)化中的PPOFIBUS-PA總線段和制造自動(dòng)化中的PROFIBUS-DP總線段之間通過(guò)段耦合器實(shí)現(xiàn)通信透明化;4)同樣的兩條線，基于IEC61158-2技術(shù)可進(jìn)行遠(yuǎn)程供電和數(shù)據(jù)傳輸;5)在潛在的爆炸區(qū)使用防爆型"本質(zhì)安全"或"非本質(zhì)安全"。3.

PROFlBUS-PA總線的數(shù)據(jù)傳輸

PROFIBUS-PA使用PROFIBUS-DP的基本功能傳輸測(cè)量值和狀態(tài)，使用PROFIBUS-DP擴(kuò)展功能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備設(shè)置參數(shù)及操作。傳輸采用基于IEC6l158-2的兩線技術(shù)。PROFIBUS總線存取協(xié)議(第2層)和IEC6l158-9技術(shù)(第1層)之間的接口在DIN19245系列標(biāo)準(zhǔn)的第4部分中作了規(guī)定。在IEC6l158-2段傳輸時(shí)，報(bào)文被加上起始和結(jié)束界定符。PROFlBUS-PA總線的數(shù)據(jù)傳輸3.6PROFIBUS-FMS技術(shù)簡(jiǎn)介PROFIBUS-FMS：解決車(chē)間一級(jí)的通信，在這一級(jí)可編程控制器(PLC和PC)主要是互相通信，高級(jí)功能比快速系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間更重要。l.PROFIBUS-FMS的應(yīng)用層現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范(FMS)描述通信對(duì)象和服務(wù)低層接口(LLI)用于將FMS適配到第2層

2.PROFIBUS-FMS的通信模型

FMS利用通信關(guān)系將分散的過(guò)程統(tǒng)一到一個(gè)共用的過(guò)程中。在應(yīng)用過(guò)程中，可用來(lái)通信的那部分現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備稱(chēng)VFD(虛擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備)，在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與VFD之間設(shè)立一個(gè)通信關(guān)系表。通信關(guān)系表是VFD通信變量的集合，如零件數(shù)、故障率、停機(jī)時(shí)間等。VFD通信時(shí)間表完成對(duì)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的通信。3.通信對(duì)象和對(duì)象字典(OD)

對(duì)象字典包括描述、結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類(lèi)型以及通信對(duì)象的內(nèi)部設(shè)備地址和它們?cè)诳偩€上的標(biāo)志(索引或名稱(chēng))之間的關(guān)系。1)頭:包含對(duì)象字典結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息;2)靜態(tài)數(shù)據(jù)類(lèi)型表:所支持的靜態(tài)數(shù)據(jù)類(lèi)型列表;3)變量列表的動(dòng)態(tài)列表:所有已知變量表列表;4)動(dòng)態(tài)程序列表:所有已知程序列表。FMS能識(shí)別5種通信對(duì)象:1)簡(jiǎn)單變量;2)數(shù)組(一系列相同類(lèi)型的簡(jiǎn)單變量);3)記錄(一系列不同類(lèi)型的簡(jiǎn)單變量);4)域;5)事件。FMS可識(shí)別2種類(lèi)型的動(dòng)態(tài)通信對(duì)象:1)程序調(diào)用;2)變量列表(一系列簡(jiǎn)單變量，數(shù)組或記錄)。4.PROFIBUS-FMS服務(wù)

FMS服務(wù)是ISO9506制造信息規(guī)范(Manufacturing