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唐濟揚：《PROFIBUS – DP》
１．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行組態(tài)．診斷和報警處理。
①傳輸技術(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。
②總線存取：各主站間令牌傳遞，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（主－從設(shè)備）數(shù)為126。
③通信：點對點（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。
④運行模式：運行．清除．停止。
⑤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。
⑥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從站的動態(tài)激活和可激活。DP從站組態(tài)的檢查。強大的診斷功能，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）進行配置，每DP從站的輸入
和輸出數(shù)據(jù)最大為246字節(jié)。
⑦可靠性和保護機制：所有信息的傳輸按海明距離HD＝４進行。DP從站帶看門狗定時器（Watchdog Timer）。對DP從站的輸入／輸出進行存取保護。DP主站上帶可變定時器的用戶數(shù)據(jù)傳送監(jiān)視。
⑧設(shè)備類型：第二類DP主站（DPM2）是可進行編程．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從站是帶二進制值或模擬量輸入輸出的驅(qū)動器．閥門等。
（１） PROFIBUS – DP基本特征
① 速率：在一個有著32個站點的分布系統(tǒng)中，PROFIBUS-DP對所有站點傳送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)過擴展的PROFIBUS-DP診斷能對故障進行快速定位。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：一個站點的某具體I/O模塊故障。
（通過診斷操作：一個單獨輸入／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。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：
① 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。
② 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。
③ DP從站：DP從站是進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）。
④ 單主站系統(tǒng)：在總線系統(tǒng)的運行階段，只有一個活動主站。
⑤ 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。
① 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。
② 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行。在對總線系統(tǒng)進行組態(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)．?dāng)?shù)據(jù)交換。在參數(shù)設(shè)定階段，每個從站將自己的實際組態(tài)數(shù)據(jù)與從DPM1接受到的組態(tài)數(shù)據(jù)進行比較。只有當(dāng)實際數(shù)據(jù)與所需的組態(tài)數(shù)據(jù)相匹配時，DP從站才進入用戶數(shù)據(jù)傳輸階段。因此，設(shè)備類型．?dāng)?shù)據(jù)格式．長度以及輸入輸出數(shù)量必須與實際組態(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模式。
（７） 保護機制
對DP主站DPM1使用數(shù)據(jù)控制定時器對從站的數(shù)據(jù)傳輸進行監(jiān)視。每個從站都采用獨立的控制定時器。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)，并進入清除狀態(tài)。
2擴展DP功能
DP擴展功能是對DP基本功能的補充，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。因為與應(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）
《PROFIBUS-PA》
PROFIBUS-PA適用于PROFIBUS 的過程自動化。PA將自動化系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)與壓力．濕度和液位變送器等現(xiàn)場設(shè)備連接起來，PA可用來替代4－20mA的模擬技術(shù)。PROFIBUS－PA具有如下特性：
（1） 適合過程自動化應(yīng)用的行規(guī)使不同廠家生產(chǎn)的現(xiàn)場設(shè)備具有互換性。
（2） 增加和去除總線站點，即使在本征安全地區(qū)也不會影響到其它站。
（3） 在過程自動化的PROFIBUS－PA段與制造業(yè)自動化的PROFIBUS－DP總線段之間通過藕合器連接，并使可實現(xiàn)兩段間的透明通信。
（4） 使用與IEC1158－2技術(shù)相同的雙絞線完成遠程供電和數(shù)據(jù)傳送。
（5） 在潛在的爆炸危險區(qū)可使用防爆型“本征安全”或“非本征安全”。
1． PROFIBUS－PA傳輸協(xié)議
PROFIBUS－PA采用PROFIBUS－DP的基本功能來傳送測量值和狀態(tài)。并用擴展的PROFIBUS－DP功能來制訂制現(xiàn)場設(shè)備的參數(shù)和進行設(shè)備操作。PROFIBUS－PA第一層采用IEC1158－2技術(shù)，第二層和第一層之間的在DIN19245系列標(biāo)準(zhǔn)的第四部分作了規(guī)定。
2． PROFIBUS－PA設(shè)備行規(guī)
PROFIBUS－PA行規(guī)保證了不同廠商所生產(chǎn)的現(xiàn)場設(shè)備的互換性和互操作性，它是PROFIBUS－PA的一個組成部分。PA行規(guī)的任務(wù)是選用各種類型現(xiàn)場設(shè)備真正需要通信的功能，并提供這些設(shè)備功能和設(shè)備行為的一切必要規(guī)格。
目前，PA行規(guī)已對所有通用的測量變送器和其它選擇的一些設(shè)備類型作了具體規(guī)定，這些設(shè)備如：
（1） 測壓力．液位．溫度和流量的變送器
（2） 數(shù)字量輸入和輸出
（3） 模擬量輸入和輸出
（4） 閥門
（5） 定位器
《PROFIBUS－FMS》
PROFIBUS－FMS的設(shè)計旨在解決車間監(jiān)控級通信。在這一層，可編程序控制器（如PLC．PC機等）之間需要比現(xiàn)場層更大量的數(shù)據(jù)傳送，但通信的實時性要求低于現(xiàn)場層。
1． PROFIBUS－FMS應(yīng)用層
應(yīng)用層提供了供用戶使用的通信服務(wù)。這些服務(wù)包括訪問變量．程序傳遞．事件控制等。PROFIBUS－FMS應(yīng)用層包括下列兩部分：
（1）現(xiàn)場總線住處規(guī)范（Fieldbus Message Specification - FMS）:描述了通信對象和應(yīng)用服務(wù)。
（2）低層接口（Lower Layer Interface -LⅡ）: FMS服務(wù)到第二層的接口。
2． PROFIBUS－FMS通信模型
PROFIBUS－FMS利用通信關(guān)系將分散的過程統(tǒng)一到一個共用的過程中。在應(yīng)用過程中，可用來通信的那部分現(xiàn)場設(shè)備稱虛擬設(shè)備VFD（Virtual field Device）.在實際現(xiàn)場設(shè)備與VFD之間設(shè)立一個通令關(guān)系表。通令關(guān)系表是VFD通令變量的集合，如零件數(shù)．故障率．停機時間等。VFD通信關(guān)系表完成對實際現(xiàn)場設(shè)備的通信。
3． 通信對象與通信字典（OD）
（1） FMS面向?qū)ο笸ㄐ牛_認5種靜態(tài)通信對象：簡單變量．?dāng)?shù)組．記錄．域和事件，還確認2種動態(tài)通信對象：程序調(diào)用和變量表。
（2） 每個FMS設(shè)備的所有通信對象都填入對象字典（OD）。對簡單設(shè)備，OD可以予定義，對復(fù)雜設(shè)備，OD可以本地或遠程通過組態(tài)加到設(shè)備中去。靜態(tài)通信對象進入靜態(tài)對象字典，動態(tài)通通信對象進入動態(tài)通信字典。每個對象均有一個唯一的索引，為避免非授權(quán)存取，每個通信對象可先用存取保護。
4．PROFIBUS－FMS服務(wù)
FMS服務(wù)項目是ISO 9506制造信息規(guī)范MMS （Manufacturing Message Specification）服務(wù)項目的子集。這些現(xiàn)場總線應(yīng)用中已被優(yōu)化，而且還加上了通信提出的廣泛需求，服務(wù)項目的選用取決于特定的應(yīng)用，具體的應(yīng)用領(lǐng)域在FMS行規(guī)中規(guī)定。
5. 低層接口（LLI）
第七層到第二層映射由LLI來解決，其主要任務(wù)包括數(shù)據(jù)流控制和聯(lián)接監(jiān)視。用戶通過稱之為通信關(guān)系的邏輯通道與其他應(yīng)用過程進行通信。VMS 設(shè)備的全部通信關(guān)系都列入通信關(guān)系表CRL（Communication Relationship List）。每個通信關(guān)系通過通信索引（CREF）來查找，CRL 中包含了CREF 和第二層及LLI地址間的關(guān)系。
6．網(wǎng)絡(luò)管理
FMS還提供網(wǎng)絡(luò)管理功能，有由現(xiàn)場總線管理層七層來實現(xiàn)。其主要功能有：上．下關(guān)系管理．配置管理．故障管理等。
７．PROFIBUS-FMS行規(guī)
FMS提供了范圍廣泛的功能來保證它的普遍應(yīng)用。在不同的應(yīng)用領(lǐng)域中，具體需要的功能范圍必須與具體應(yīng)用要求相適應(yīng)。設(shè)備的功能必須結(jié)合應(yīng)用來定義。這些適應(yīng)性定義稱之為行規(guī)。行規(guī)提供了設(shè)備的可互換性，保證不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備具有相同的通信功能。 FMS對行規(guī)做了如下規(guī)定（括號中的數(shù)字是文件編號）：
（1） 控制間的通信（3.002）
（2） 樓宇自動化（3.011）
（3） 低壓開關(guān)設(shè)備（3.032）
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[此貼子已經(jīng)被作者于2004-9-2 11:53:40編輯過]
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