PROFIBUS – DP作用及功能

　　PROFIBUS – DP

　　PROFIBUS – DP的DP即Decentralized Periphery。它具有高速低成本，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。它與PROFIBUS-PA(Process Automation )、PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )共同組成了PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)。

　　簡介

　　1.PROFIBUS –DP作用

　　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?？偩€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，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。

　?、賯鬏敿夹g(shù)：RS-485雙絞線.雙線電纜或光纜。波特率從9.6K bit/s到12M bit/s。

　?、诳偩€存?。焊髦髡鹃g令牌傳遞，主站與從站間為主-從傳送。支持單主或多主系統(tǒng)。總線上最站點(diǎn)(主-從設(shè)備)數(shù)為126。

　　③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)傳送和非循環(huán)主-主數(shù)據(jù)傳送。

　?、苓\(yùn)行模式：運(yùn)行.清除.停止。

　?、萃剑嚎刂浦噶钤试S輸入和輸出同步。同步模式：輸出同步;鎖定模式：輸入同步。

　?、薰δ埽篋P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。通過部線對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)。

　?、呖煽啃院捅Ｗo(hù)機(jī)制：所有信息的傳輸按海明距離HD=4進(jìn)行。DP從站帶看門狗定時器(Watchdog Timer)。對DP從站的輸入/輸出進(jìn)行存取保護(hù)。DP主站上帶可變定時器的用戶數(shù)據(jù)傳送監(jiān)視。

　?、嘣O(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PLC.PC等。DP從站是帶二進(jìn)制值或模擬量輸入輸出的驅(qū)動器.閥門等.

　　(1)

　?、偎俾剩涸谝粋€有著32個站點(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12Mbit/s時只需1毫秒。

　　② 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：

　　·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。

　　·模塊診斷操作：一個站點(diǎn)的某具體I/O模塊故障。

　　·通過診斷操作：一個單獨(dú)輸入/輸出位的故障。

　　(2)

　　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 PROFIBUS-DP系統(tǒng)可包括以下三種壞同類型設(shè)備：

　?、?一級DP主站(DPM1)：一級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DP主站(DPM2)：二級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)操作時使用，完成系統(tǒng)操作和監(jiān)視目的。

　?、?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(I/O設(shè)備.驅(qū)動器.HMI.閥門等)。

　?、?單主站系統(tǒng)：在總線系統(tǒng)的運(yùn)行階段，只有一個活動主站。

　?、?多主站系統(tǒng)：總線上連有多個主站。這些主站與各自從站構(gòu)成相互獨(dú)立的子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)包括一個DPMI.指定的若干從站及可能的DPM2設(shè)備。任何一個主站均可讀取DP從站的輸入/輸出映象，但只有一個DP主站允許對DP從站寫入數(shù)據(jù)。

　　(3)

　　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，DPM1從DP站讀取輸入信息并向從站寫入輸出信息。

　?、?DPM1設(shè)備在一個預(yù)先設(shè)定的時間間隔內(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)。

　　(4)

　　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進(jìn)行。在對總線系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)時，用戶對DP從站與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，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。

　　(5)

　　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，PROFIBUS-DP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)。

　　(6)

　　同步和鎖定模式

　　除DPM1設(shè)備自動執(zhí)行的用戶數(shù)據(jù)循環(huán)傳輸外，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，所存儲的輸出數(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)送下一個鎖定命令時才可以更新。用戶可以通過非鎖定命令退出鎖定模式。

　　(7)

　　保護(hù)機(jī)制

　　對DP主站DPM1使用數(shù)據(jù)控制定時器對從站的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行監(jiān)視。每個從站都采用獨(dú)立的控制定時器。在規(guī)定的監(jiān)視間隔時間中，如數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生差錯，定時器就會超時。一旦發(fā)生超時，用戶就會得到這個信息。如果錯誤自動反應(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。

　　(1) DPM1與DP從站間非循環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸。

　　(2) 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)。

　　(3) 報(bào)警響應(yīng)，DP基本功能允許DP從站用診斷信息向主站自發(fā)地傳輸事件，而新增的DDLM-ALAM-ACK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)。

　　(4) 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I/O點(diǎn)數(shù).診斷信息.波特率.時間監(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。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)視時間間隔.總線插頭指定信號。

　　(2)與DP有關(guān)的規(guī)范：包括適用于主站的各項(xiàng)參數(shù)，如允許從站個數(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。

　　4.PROFIBUS-DP行規(guī)

　　PROFIBUS–DP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PROFIBUS-DP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PROFIBUS-DP行規(guī)，括弧中數(shù)字是文件編號：

　　(1) NC/RC行規(guī)(3.052)

　　(2) 編碼器行規(guī)(3.062)

　　(3) 變速傳動行規(guī)(3.071)

　　(4) 操作員控制和過程監(jiān)視行規(guī)(HMI)

　　5.PROFIBUS –DP 傳輸距離

　　Profibus的傳輸速率為96～12kbps最大傳輸距離在12kbps時為1000m，15Mbps時為400m，可用中繼器延長至10km。其傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，也可以是光纜，最多可掛接 127個站點(diǎn)。