Profibus_Dp 介紹

PROFIBUS 是 Process Field Bus 的縮寫,由以 SIEMENS 公司爲主的十三家工業企業
和五家研究機構聯合推出,是聯邦德國於九十年代初制定的國家工業現場總線協議標
準,代號 DIN19245,1996 年經歐洲電工委員會批准成爲歐洲標準 EN50170,1999 年 12
月被批准成爲國際標準 IEC61158 的組成部分(Type III),因此,PROFIBUS 已經成爲一
種國際化的、開放的現場總線標準。
要進行現場總線系統設備的設計,必須對 PROFIBUS 的功能有深刻的理解,這需從
以下幾個方面把握:深刻理解總線存取方式,由於現場總線集成在計算機網絡環境中,
只有對總線存取方式有深刻的理解纔可能對現場總線設備進行設計;深刻理解 DP 功能;
主從站間的數據傳送、地址分配;系統配置,包括單主和多主配置方案;運行模式;通
信協議等。

  • Profibus的類型
    Profibus根據其應用特點分爲Profibus_Dp,Profibus_FMS,Profibus_PA三種兼容版本。
    (1). Profibus_Dp(Decentralized Peripheral,分散外設),是一種經過優化的、高速廉價的通信連接,是專爲自動控制系統和設備級分散 I/O 之間的通信而設計,使用PROFIBUS-DP 模塊可取代價格昂貴的 24V 或 0-20m A 並行信號線。用於分佈式控制系統的高速數據傳輸,其數據傳輸速率可達 12Mbps。自動控制系統同這些分散外設(傳感器、執行器等)進行的數據交換多數是週期性的,一般構成單主站系統,主從站之間採用循環數據傳送方式工作。
    (2). Profibus_FMS(Fieldbus Message Specification,現場總線信息規範), 用於解決車間級通用性通信任務,要求面向對象,提供較大數據量的通信服務,完成中等速度的循環和非循環通信任務,是一個令牌結構、實時多主網絡。由於它是完成控制器和智能現場設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的功能而不是系統的響應時間,應用過程通常要求的是隨機的信息交換(如改變設定參數等)。強有力的 FMS 向用戶提供了廣泛的應用範圍和更大的靈活性,可用於大範圍和複雜的通信系統。主要用於紡織工業、樓宇自動化、電氣傳動、低壓開關設備等一般自動化控制。
    (3). PROFIBUS-PA(Process Automation,過程自動化),是專爲過程自動化而設計,具有本質安全性,主要用於安全性要求較高的場合以及有總線供電的站點。因此,PA尤其適用於化工、石油、冶金等行業的過程自動化控制系統。

這裏只介紹DP。
Profibus_Dp的設計旨在用於現場一級的高速數據傳輸。在這一級,中央控制器(PLC)通過高速串行線同分散的現場設備(如IO、驅動器、閘門等)進行通信,同這些分散的設備進行數據交換多數是循環的。除了執行這些循環性功能外,智能化現場設備還需要非循環的通信,以進行組態、診斷和報警除了。這些非循環功能是Profibus_Dp基本功能的擴展。

  • profibus基本功能PLC週期地讀取設備的輸入信息並週期地想從設備發送輸出信息。總線循環時間要比PLC的循環時間短。Profibus_Dp提供了強有力的診斷功能和組態功能。
    (1)傳輸技術:根據最大傳輸速率的不同,可選用 RS485 雙絞線雙線電纜和光纜兩種傳輸介質。波特率從 9.6K-12Mbps;
    2)總線存取:主站間爲令牌傳遞方式,主站與從站間爲主-從傳送方式,支持單主或多主系統,總線上最多站點數爲 126(包括主、從站)。總線上設備數量的選擇根據實際來定。
    (3)通信:使用點對點(用戶數據傳送)或廣播(控制指令);循環主-從用戶數據傳送和非循環主-主數據傳送。用戶數據在 DPM1 和有關 DP 從站之間的傳輸由 DPM1 按照確定的遞歸順序自動執行,在對總體系統進行配置時,用戶對從站與 DPM1 的關係下定義並確定哪些 DP 從站被納入信息交換的循環週期,哪些被排除在外。DPM1 和 DP 從站之間的數據傳送分爲三個階段:參數設定、組態配置、數據交換。除主從功能外,PROFIBUS-DP 允許主主之間的數據通信。
    (4)運行模式:PROFIBUS-DP 規範包括了對系統行爲的詳細描述以保證設備的互換性,系統行爲主要取決於 DPM1 的操作狀態,這些狀態由本地或總體的配置設備所控制,主要有以下三種狀態:運行、清除、停止。
    (5)同步:控制指令允許輸入和輸出的同步;同步模式使輸出同步;鎖定模式使輸 入同步。
    (6)功能:DP 主站和 DP 從站間的循環用戶數據傳送;各 DP 從站的動態激活和撤消;DP 從站組態的檢查:強大的診斷功能,三級診斷信息;輸入或輸出的同步;通過總線給 DP 從站賦予地址;通過總線對 DP 主站(DPM1)進行組態;每個 DP 從站的輸入和輸出數據最大爲 246 字節。更具體的功能要查閱有關的資料。
    (7)可靠性和保護機制:所有報文的傳輸按海明距離 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據傳送監視。
    (8)設備類型:第二類 DP 主站(DPM2)是可編程、可組態、可診斷的設備;第一 類 DP主(DPM1)爲中央可編程控制器,如 PLC、PC 等;DP 從站是帶二進制值或模擬量輸入輸出的驅動器、閥門等。設備類型的選取要根據實際情況。

    電子設備數據庫文件(GSD)
    profibus設備均具有不同的性能特徵,爲了達到Profibus簡單的即插即用配置,每一個Profibus從站或一類主站都要有喲個“GSD”文件,用來描述Profibus_Dp設備的特性參數。標準化的GSD數據將通信擴大到操作人員控制一級,使用基於GSD的組態工具可將不同廠商生產的設備集成在一個總線系統中。
    對於每一種設備類型的特性,GSD以一種準確定義的格式作了全面而明確的描述。GSD文件一般由生產廠商分別對每一種設備類型準備並以電子設備數據庫文件形式提供給用戶。在組態階段,組態系統自動地對輸入錯誤和與整個系統有關的數據的一致性進行檢查覈對。GSD文件是文本文件。

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