1、Profibus現(xiàn)場總線及松下FP2/FPG-FMU/FNS產(chǎn)品介紹,現(xiàn)場總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場測量與控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信 的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字化、多節(jié)點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。PROFIBUS 是過程現(xiàn)場總線（ProcessField Bus）的縮寫。 PROFIBUS根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)分為PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、 PROFIBUS-PA 3個(gè)兼容版本。 Profibus DP: DP: Decentralized Periphery, PROFIBUS-DP以DIN 19245的 第一部分為基礎(chǔ)，經(jīng)過優(yōu)化的高速、廉價(jià)通信網(wǎng)絡(luò)，適用于自動(dòng)控制系統(tǒng)和 設(shè)

2、備級(jí)分散I/O之間通信。在設(shè)備級(jí)，中央控制器（如PLC、PC）通過高速 串行線同分散的現(xiàn)場設(shè)備（如I/O、傳感器、閥門、執(zhí)行器等）進(jìn)行通信。 DP一般構(gòu)成單主站系統(tǒng)，主從站之間采用循環(huán)數(shù)據(jù)傳送方式工作， 最高通信速率可達(dá)12 Mbit/s。 PROFIBUS-FMS完成車間級(jí)通用性通信任務(wù)，提供大量的通信服務(wù)，實(shí)現(xiàn) 周期性和非周期性通信。 PROFIBUS-PA專為過程自動(dòng)化設(shè)計(jì),用于本質(zhì)安全和現(xiàn)場供電的場合。,What is Profibus?,Profibus協(xié)議結(jié)構(gòu),物理層 （1）,數(shù)據(jù)鏈路層 （2）,（3）-（6）,應(yīng)用層 （7）,用戶,應(yīng)用領(lǐng)域：制造，過程和樓宇自動(dòng)化,物理層： 現(xiàn)場

3、總線的物理層規(guī)定了總線介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹鬏斁嚯x、傳輸速率、站點(diǎn)數(shù) 以及總線接口。它提供有關(guān)同步和比特流在物理媒體上的傳輸手段。 數(shù)據(jù)鏈路層： 數(shù)據(jù)鏈路層主要實(shí)現(xiàn)介質(zhì)存取控制MAC和數(shù)據(jù)通信服務(wù)功能。MAC保證令牌的 按序傳遞，在任意時(shí)刻總線上只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，避免信息的碰撞延時(shí)。 數(shù)據(jù)通信服務(wù)提供點(diǎn)對點(diǎn)，點(diǎn)對多點(diǎn)和廣播通信功能，所有電文海明距離等于4， 保證數(shù)據(jù)的完整性。 應(yīng)用層： 在DP和PA中沒有應(yīng)用層，只有復(fù)雜場合使用的FMS中有應(yīng)用層。應(yīng)用層由低層 接口LLI和現(xiàn)場總線信息規(guī)范FMS 2部分組成，F(xiàn)MS描述通信對象，提供應(yīng)用服務(wù)； LLI主要實(shí)現(xiàn)將FMS的服務(wù)映射到數(shù)據(jù)鏈路層，通信

4、連接的建立、監(jiān)視和釋放以及 數(shù)據(jù)流控制。,Profibus協(xié)議層,PROFIBUS DP用于現(xiàn)場層的高速數(shù)據(jù)傳送。 主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(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，PROFIBUS-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。 傳輸技術(shù)：RS485雙絞線雙線電纜或光纜。波特率從9.6K bit/s到12M bit/s。 總線存?。焊髦髡鹃g令牌傳遞，主站與從站間為主從傳送?？偩€上最大站點(diǎn) （主從設(shè)備）數(shù)為126。 通信：點(diǎn)對點(diǎn)（用戶數(shù)據(jù)傳送）或廣播（控制指令）。循環(huán)主從用戶數(shù)據(jù)傳送 和非循

5、環(huán)主主數(shù)據(jù)傳送。 運(yùn)行模式：運(yùn)行清除停止。 同步：控制指令允許輸入和輸出同步。同步模式：輸出同步；鎖定模式： 輸入同步。,Profibus-DP特點(diǎn),功能：DP主站和DP從站間的循環(huán)用戶有數(shù)據(jù)傳送。各DP從站的動(dòng)態(tài)激活 和可激活。DP從站組態(tài)的檢查。強(qiáng)大的診斷功能，三級(jí)診斷診斷信息。輸入 或輸出的同步。通過總線給DP從站賦予地址。通過布線對DP主站（DPM1） 進(jìn)行配置，每DP從站的輸入和輸出數(shù)據(jù)最大為246字節(jié)。 可靠性和保護(hù)機(jī)制：所有信息的傳輸按海明距離HD進(jìn)行。DP從站帶 看門狗定時(shí)器（Watchdog Timer）。對DP從站的輸入輸出進(jìn)行存取保護(hù)。 DP主站上帶可變定時(shí)器的用戶數(shù)據(jù)傳

6、送監(jiān)視。 設(shè)備類型：第二類DP主站（DPM2）是可進(jìn)行編程組態(tài)診斷的設(shè)備。 第一類DP主站（DPM1）是中央可編程控制器，如PLCPC等。DP從站是 帶二進(jìn)制值或模擬量輸入輸出的驅(qū)動(dòng)器閥門等。,Profibus-DP特點(diǎn),PROFIBUS DP基本特征 速率：在一個(gè)有著32個(gè)站點(diǎn)的分布系統(tǒng)中，PROFIBUS-DP對 所有站點(diǎn)傳送512 bit/s 輸入和512bit/s輸出，在12bit/s時(shí)只需毫秒。 診斷功能：經(jīng)過擴(kuò)展的PROFIBUS-DP診斷能對故障進(jìn)行快速定位。 診斷信息在總線上傳輸并由主站采集。診斷信息分三級(jí)： （本站診斷操作：本站設(shè)備的一般操作狀態(tài)，如溫度過高壓力過低。） （模

7、塊診斷操作：一個(gè)站點(diǎn)的某具體I/O模塊故障。） （通過診斷操作：一個(gè)單獨(dú)輸入輸出位的故障。） （）PROFIBUS-DP允許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)。在同一總線上最多 可連接126個(gè)站點(diǎn)。系統(tǒng)配置的描述包括：站數(shù)站地址輸入輸出地址。 輸入輸出數(shù)據(jù)格式診斷信息格式及所使用的總線參數(shù)。每個(gè) PROFIBUS-DP 系統(tǒng)可包括以下三種壞同類型設(shè)備： 一級(jí)DP主站（DPM1）：一級(jí)DP主站是中央控制器，它在預(yù)定的周期內(nèi) 與分散的站（如DP從站）交換信息。典型的DPM1如PLC或PC。 二級(jí)DP主站（DPM2）：二級(jí)DP主站是編程器組態(tài)設(shè)備或操作面板， 在DP系統(tǒng)組態(tài)操作時(shí)使用，完成系統(tǒng)操作和監(jiān)視目的。

8、DP從站：DP從站是進(jìn)行輸入和輸出信息采集和發(fā)送的外圍設(shè)備（IO設(shè)備 驅(qū)動(dòng)器HMI閥門等）。, 單主站系統(tǒng)：在總線系統(tǒng)的運(yùn)行階段，只有一個(gè)活動(dòng)主站。 多主站系統(tǒng)：總線上連有多個(gè)主站。這些主站與各自從站構(gòu)成 相互獨(dú)立的子系統(tǒng)。每個(gè)子系統(tǒng)包括一個(gè)DPMI指定的若干從站 及可能的DPM2設(shè)備。任何一個(gè)主站均可讀取DP從站的輸入輸出 映象，但只有一個(gè)DP主站允許對DP從站寫入數(shù)據(jù)。 （） 系統(tǒng)行為 系統(tǒng)行為主要取決于DPM1的操作狀態(tài)，這此狀態(tài)由本地或總線的 配置設(shè)備所控制。主要有以下三種狀態(tài)： （停止：在這種狀態(tài)下，DPM1和DP從站之間沒有數(shù)據(jù)傳輸。） （清除：在這種狀態(tài)下，DPM1讀取DP從站的

9、輸入信息并使輸出信息 保持在故障安全狀態(tài)。） （運(yùn)行：在這種狀態(tài)下，DPM1處于數(shù)據(jù)傳輸階段,循環(huán)數(shù)據(jù)通信時(shí)， DPM1從DP站讀取輸入信息并向從站寫入輸出信息。） DPM1設(shè)備在一個(gè)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)，以有選擇的廣播方式 將其本地狀態(tài)周期性地發(fā)送到每一個(gè)有關(guān)的DP從站。 如果在DPM1的數(shù)據(jù)傳輸階段中發(fā)生錯(cuò)誤，DPM1將所有有關(guān)的 DP從站的輸出數(shù)據(jù)立即轉(zhuǎn)入清除狀態(tài)，而DP從站將不在發(fā)送用戶數(shù)據(jù)。 在次之后,DPM1轉(zhuǎn)入清除狀態(tài)。,（） DPM1和DP從站間的循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸 DPM1和相關(guān)DP從站之間的用戶數(shù)據(jù)傳輸是由DPM1按照確定 的遞歸順序自動(dòng)進(jìn)行。在對總線系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)時(shí)，用戶對DP從

10、站 與DPM1的關(guān)系作出規(guī)定，確定哪些DP從站被納入信息交換的循環(huán) 周期，哪些被排斥在外。 DMP1和DP從站之間的數(shù)據(jù)傳送分三個(gè)階段：參數(shù)設(shè)定組態(tài) 數(shù)據(jù)交換。在參數(shù)設(shè)定階段，每個(gè)從站將自己的實(shí)際組態(tài)數(shù)據(jù)與從 DPM1接受到的組態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。只有當(dāng)實(shí)際數(shù)據(jù)與所需的組態(tài) 數(shù)據(jù)相匹配時(shí)，DP從站才進(jìn)入用戶數(shù)據(jù)傳輸階段。因此，設(shè)備類型 數(shù)據(jù)格式長度以及輸入輸出數(shù)量必須與實(shí)際組態(tài)一致。 （） DPM1和系統(tǒng)組態(tài)設(shè)備間的循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸除主從功能外， PROFIBUSDP允許主主之間的數(shù)據(jù)通信，這些功能使組態(tài)和 診斷設(shè)備通過總線對系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)。,（） 同步和鎖定模式 除DPM1設(shè)備自動(dòng)執(zhí)行的用戶數(shù)據(jù)循環(huán)傳

11、輸外，DP主站設(shè)備也可向單獨(dú)的DP從站 一組從站或全體從站同時(shí)發(fā)送控制命令。這些命令通過有選擇的廣播命令發(fā)送的。 使用這一功能將打開DP從站的同步及鎖定模式，用于DP從站的事件控制同步。 主站發(fā)送同步命令后，所選的從站進(jìn)入同步模式。在這種模式中，所編址的從站輸 出數(shù)據(jù)鎖定在當(dāng)前狀態(tài)下。在這之后的用戶數(shù)據(jù)傳輸周期中，從站存儲(chǔ)接收到輸出 的數(shù)據(jù)，但它的輸出狀態(tài)保持不變；當(dāng)接收到下一同步命令時(shí)，所存儲(chǔ)的輸出數(shù)據(jù) 才發(fā)送到外圍設(shè)備上。用戶可通過非同步命令退出同步模式。 鎖定控制命令使得編址的從站進(jìn)入鎖定模式。鎖定模式將從站的輸入數(shù)據(jù)鎖定在當(dāng) 前狀態(tài)下，直到主站發(fā)送下一個(gè)鎖定命令時(shí)才可以更新。用戶可以通

12、過非鎖定命令 退出鎖定模式。 （） 保護(hù)機(jī)制 對DP主站DPM1使用數(shù)據(jù)控制定時(shí)器對從站的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行監(jiān)視。每個(gè)從站都采用 獨(dú)立的控制定時(shí)器。在規(guī)定的監(jiān)視間隔時(shí)間中，如數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生差錯(cuò)，定時(shí)器就會(huì) 超時(shí)。一旦發(fā)生超時(shí)，用戶就會(huì)得到這個(gè)信息。如果錯(cuò)誤自動(dòng)反應(yīng)功能“使能”， DPM1將脫離操作狀態(tài)，并將所有關(guān)聯(lián)從站的輸出置于故障安全狀態(tài)，并進(jìn)入清除 狀態(tài)。,2.擴(kuò)展DP功能 DP擴(kuò)展功能是對DP基本功能的補(bǔ)充，與DP基本功能兼容。 （） DPM1與DP從站間非循環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸。 （） 帶DDLM讀和DDLM寫的非循環(huán)讀寫功能，可讀寫從站任何希望數(shù)據(jù)。 （） 報(bào)警響應(yīng)，DP基本功能允許DP從站用診斷信

13、息向主站自發(fā)地傳輸事件， 而新增的DDLMALAMACK功能被用來直接響應(yīng)從DP從站上接收的報(bào)警數(shù)據(jù)。 （） DPM2與從站間的非循環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸。 3電子設(shè)備數(shù)據(jù)文件（GSD） 為了將不同廠家生產(chǎn)的PROFIBUS產(chǎn)品集成在一起，生產(chǎn)廠家必須以GSD文件 （電子設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件）方式將這些品的功能參數(shù)（如IO點(diǎn)數(shù)診斷信息 波特率時(shí)間監(jiān)視等）。標(biāo)準(zhǔn)的GSD數(shù)據(jù)將通信擴(kuò)大到操作員控制級(jí)。使用 根據(jù)GSD所作的組態(tài)工具可將不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備集成在同一總線系統(tǒng)中。 GSD文件可分為三個(gè)部分： （1）總規(guī)范：包括了生產(chǎn)廠商和設(shè)備名稱硬件和軟件版本波特率 監(jiān)視時(shí)間間隔總線插頭指定信號(hào)。 （2）與DP有關(guān)的規(guī)

14、范：包括適用于主站的各項(xiàng)參數(shù)，如允許從站個(gè)數(shù) 上裝下裝能力。 （3）與DP從站有關(guān)的規(guī)范：包括了與從站有關(guān)的一切規(guī)范，如輸入輸出 通道數(shù)類型診斷數(shù)據(jù)等。,4PROFIBUS-DP行規(guī) PROFIBUSDP協(xié)議明確規(guī)定了用戶數(shù)據(jù)怎樣在總線各站之間傳遞， 但用戶數(shù)據(jù)的含義是在PROFIBUS行規(guī)中具體說明的。另外，行規(guī) 還具體規(guī)定了PROFIBUSDP如何用于應(yīng)用領(lǐng)域。使用行規(guī)可使 不同廠商所生產(chǎn)的不同設(shè)備互換使用，而工廠操作人員毋須關(guān)心兩者 之間的差異。因?yàn)榕c應(yīng)用有關(guān)的含義在行規(guī)中均作了精確的規(guī)定說明。 下面是PROFIBUSDP行規(guī)，括弧中數(shù)字是文件編號(hào)： （） NCRC行規(guī)（3.052） （） 編碼器行規(guī)（3.062） （） 變速傳動(dòng)行規(guī)（3.071） （） 操作員控制和過程監(jiān)視行規(guī)（HMI）,松下電工株式會(huì)社 可編程控制器 FP2，F(xiàn)PG 現(xiàn)場總線單元FMU，F(xiàn)NS,主站單元,從站單元,FP2-FMU及FNS單元,FPG-FMU及FNS單元,主站單元,從站單元,Profibus DP通信規(guī)格,DPV1-M side,DP-V1 side,Profibus DP通信接線,Power unit,CPU unit,FP2-DPV1-M uni