PROFIBUS – DP作用及功能

　　PROFIBUS – DP的DP即Decentralized Periphery。它具有高速低成本，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。它与PROFIBUS-PA(Process Automation )、PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )共同组成了PROFIBUS标准。

　　简介

　　1.PROFIBUS –DP作用

　　于现场层的高速数据传送。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站(PLC)程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态.诊断和报警处理。

　　①传输技术：RS-485双绞线.双线电缆或光缆。波特率从9.6K bit/s到12M bit/s。

　　②总线存取：各主站间令牌传递，主站与从站间为主-从传送。支持单主或多主系统。总线上最站点(主-从设备)数为126。

　　③通信：点对点(用户数据传送)或广播(控制指令)。循环主-从用户数据传送和非循环主-主数据传送。

　　④运行模式：运行.清除.停止。

　　⑤同步：控制指令允许输入和输出同步。同步模式：输出同步;锁定模式：输入同步。

　　⑥功能：DP主站和DP从站间的循环用户有数据传送。各DP从站的动态激活和可激活。DP从站组态的检查。强大的诊断功能，三级诊断诊断信息。输入或输出的同步。通过总线给DP从站赋予地址。通过部线对DP主站(DPM1)进行配置，每DP从站的输入和输出数据最大为246字节。

　　⑦可靠性和保护机制：所有信息的传输按海明距离HD=4进行。DP从站带看门狗定时器(Watchdog Timer)。对DP从站的输入/输出进行存取保护。DP主站上带可变定时器的用户数据传送监视。

　　⑧设备类型：第二类DP主站(DPM2)是可进行编程.组态.诊断的设备。第一类DP主站(DPM1)是中央可编程控制器，如PLC.PC等。DP从站是带二进制值或模拟量输入输出的驱动器.阀门等.

　　(1)

　　①速率：在一个有着32个站点的分布系统中，PROFIBUS-DP对所有站点传送512 bit/s 输入和512bit/s输出，在12Mbit/s时只需1毫秒。

　　② 诊断功能：经过扩展的PROFIBUS-DP诊断能对故障进行快速定位。诊断信息在总线上传输并由主站采集。诊断信息分三级：

　　·本站诊断操作：本站设备的一般操作状态，如温度过高.压力过低。

　　·模块诊断操作：一个站点的某具体I/O模块故障。

　　·通过诊断操作：一个单独输入/输出位的故障。

　　(2)

　　PROFIBUS-DP允许构成单主站或多主站系统。在同一总线上最多可连接126个站点。系统配置的描述包括：站数.站地址.输入/输出地址.输入/输出数据格式.诊断信息格式及所使用的总线参数。每个 PROFIBUS-DP系统可包括以下三种坏同类型设备：

　　① 一级DP主站(DPM1)：一级DP主站是中央控制器，它在预定的周期内与分散的站(如DP从站)交换信息。典型的DPM1如PLC或PC。

　　② 二级DP主站(DPM2)：二级DP主站是编程器.组态设备或操作面板，在DP系统组态操作时使用，完成系统操作和监视目的。

　　③ DP从站：DP从站是进行输入和输出信息采集和发送的外围设备(I/O设备.驱动器.HMI.阀门等)。

　　④ 单主站系统：在总线系统的运行阶段，只有一个活动主站。

　　⑤ 多主站系统：总线上连有多个主站。这些主站与各自从站构成相互独立的子系统。每个子系统包括一个DPMI.指定的若干从站及可能的DPM2设备。任何一个主站均可读取DP从站的输入/输出映象，但只有一个DP主站允许对DP从站写入数据。

　　(3)

　　系统行为

　　系统行为主要取决于DPM1的操作状态，这此状态由本地或总线的配置设备所控制。主要有以下三种状态：

　　·停止：在这种状态下，DPM1和DP从站之间没有数据传输。

　　·清除：在这种状态下，DPM1读取DP从站的输入信息并使输出信息保持在故障安全状态。

　　·运行：在这种状态下，DPM1处于数据传输阶段,循环数据通信时，DPM1从DP站读取输入信息并向从站写入输出信息。

　　① DPM1设备在一个预先设定的时间间隔内，以有选择的广播方式将其本地状态周期性地发送到每一个有关的DP从站。

　　② 如果在DPM1的数据传输阶段中发生错误，DPM1将所有有关的DP从站的输出数据立即转入清除状态，而DP从站将不在发送用户数据。在次之后,DPM1转入清除状态。

　　(4)

　　DPM1和DP从站间的循环数据传输

　　DPM1和相关DP从站之间的用户数据传输是由DPM1按照确定的递归顺序自动进行。在对总线系统进行组态时，用户对DP从站与DPM1的关系作出规定，确定哪些DP从站被纳入信息交换的循环周期，哪些被排斥在外。

　　DMP1和DP从站之间的数据传送分三个阶段：参数设定.组态.数据交换。在参数设定阶段，每个从站将自己的实际组态数据与从DPM1接受到的组态数据进行比较。只有当实际数据与所需的组态数据相匹配时，DP从站才进入用户数据传输阶段。因此，设备类型.数据格式.长度以及输入输出数量必须与实际组态一致。

　　(5)

　　DPM1和系统组态设备间的循环数据传输

　　除主-从功能外，PROFIBUS-DP允许主-主之间的数据通信，这些功能使组态和诊断设备通过总线对系统进行组态。

　　(6)

　　同步和锁定模式

　　除DPM1设备自动执行的用户数据循环传输外，DP主站设备也可向单独的DP从站.一组从站或全体从站同时发送控制命令。这些命令通过有选择的广播命令发送的。使用这一功能将打开DP从站的同步及锁定模式，用于DP从站的事件控制同步。

　　主站发送同步命令后，所选的从站进入同步模式。在这种模式中，所编址的从站输出数据锁定在当前状态下。在这之后的用户数据传输周期中，从站存储接收到输出的数据，但它的输出状态保持不变;当接收到下一同步命令时，所存储的输出数据才发送到外围设备上。用户可通过非同步命令退出同步模式。

　　锁定控制命令使得编址的从站进入锁定模式。锁定模式将从站的输入数据锁定在当前状态下，直到主站发送下一个锁定命令时才可以更新。用户可以通过非锁定命令退出锁定模式。

　　(7)

　　保护机制

　　对DP主站DPM1使用数据控制定时器对从站的数据传输进行监视。每个从站都采用独立的控制定时器。在规定的监视间隔时间中，如数据传输发生差错，定时器就会超时。一旦发生超时，用户就会得到这个信息。如果错误自动反应功能“使能”，DPM1将脱离操作状态，并将所有关联从站的输出置于故障安全状态，并进入清除状态。

　　2.扩展DP功能

　　DP扩展功能是对DP基本功能的补充，与DP基本功能兼容。

　　(1) DPM1与DP从站间非循环的数据传输。

　　(2) 带DDLM读和DDLM写的非循环读/写功能，可 读写从站任何希望数据。

　　(3) 报警响应，DP基本功能允许DP从站用诊断信息向主站自发地传输事件，而新增的DDLM-ALAM-ACK功能被用来直接响应从DP从站上接收的报警数据。

　　(4) DPM2与从站间的非循环的数据传输。

　　3.电子设备数据文件(GSD)

　　为了将不同厂家生产的PROFIBUS产品集成在一起，生产厂家必须以GSD文件(电子设备数据库文件)方式将这些品的功能参数(如I/O点数.诊断信息.波特率.时间监视等)。标准的GSD数据将通信扩大到操作员控制级。使用根据GSD所作的组态工具可将不同厂商生产的设备集成在同一总线系统中。

　　GSD文件可分为三个部分：

　　(1)总规范：包括了生产厂商和设备名称.硬件和软件版本.波特率.监视时间间隔.总线插头指定信号。

　　(2)与DP有关的规范：包括适用于主站的各项参数，如允许从站个数.上装/下装能力。

　　(3)与DP从站有关的规范：包括了与从站有关的一切规范，如输入/输出通道数.类型.诊断数据等。

　　4.PROFIBUS-DP行规

　　PROFIBUS–DP协议明确规定了用户数据怎样在总线各站之间传递，但用户数据的含义是在PROFIBUS行规中具体说明的。另外，行规还具体规定了PROFIBUS-DP如何用于应用领域。使用行规可使不同厂商所生产的不同设备互换使用，而工厂操作人员毋须关心两者之间的差异。因为与应用有关的含义在行规中均作了精确的规定说明。下面是PROFIBUS-DP行规，括弧中数字是文件编号：

　　(1) NC/RC行规(3.052)

　　(2) 编码器行规(3.062)

　　(3) 变速传动行规(3.071)

　　(4) 操作员控制和过程监视行规(HMI)

　　5.PROFIBUS –DP 传输距离

　　Profibus的传输速率为96～12kbps最大传输距离在12kbps时为1000m，15Mbps时为400m，可用中继器延长至10km。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接 127个站点。