PROFIBUS总线
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Station Status:与从站有关的功能和设定
Watchdog: (定时监视器，“看门狗”)检查DP主站的 故障
的DP从站的标识号放在此设备的主要文件中。
Ident_Number:DP从站的标识号,由PNO在认证时规定
Group一Ident:将DP从站分组组合，以便使用Sync和
站约定的字节或字结构 (标识符格式)形式定
义的。标识符格式允许指定输人或输出区域，
或各模块的输人和输出区域。
（3）诊断数据 (Slave_Diag)
在启动阶段，DP主站使用请求诊断数据来检
查DP从站是否存在和是否准备就绪接收参数
信息。由DP从站提交的诊断数据包括符合
EN50170标准的诊断部分。还包括此DP从站专
2.DP从站：
PLC、分散式I/O、驱动器、传感器、执行机
构等现场设备。
DP从站只与装载此从站的参数并组态它的DP
主站交换用户数据。DP从站可以向此主站报 告本地诊断中断和过程中断。
3.DP主站 (2类)
2类DP主站是操作元工作站、编程装置，诊断和管理
设备，完成各站点的数据读写、系统配置、故障诊 断等。
2.过程工业一应用领域的特殊要求:
1)过程自动化独特的应用行规以及来自不同
厂商的现场设备的互换性;
2)增加和去除总线站点，即使在本质安全地
区也不会影响到其他站点;
3)过程自动化中的PPOFIBUS-PA总线段和制造
自动化中的PROFIBUS-DP总线段之间通过段耦 合器实现通信透明化;
6.4.4 PROFIBUS-FMS技术简介
6.4.1 概述
3种PROFlBUS(DP、FMS、PA)均使用一致的总线
存取协议。
数据链路层(Fieldbus Data Link，FDL) ：保
证数据可靠性技术、传输协议和报文处理。
介质存取控制 (Medium access controI，MAC)
3、与从站通信的初始化
在主站可以与从站交换用户数据之前，主站 必须设置从站的参数并配置从站的通信接口。
1. DP主站（1类）
6.3.2 DP设备类型
有能力控制若干从站，完成总线通信控制与管理
的设备。循环地与DP从站交换用户数据：PLC、 PC或可以做1类主站使用的控制器。
通信任务： (l)Set_Prm和Chk_Cfg 在启动、重启动和数据传输阶段，DP主站发送参
数集给DP从站。
(2)Data一Exchange 循环地与指定DP从站进行输人/输出数据交换。
(3)Slave_Diag
在启动期间或循环的用户数据交换期间，读
取DP从站的诊断信息。
(4)Global_Control DP主站将它的运行状态告知给各DP从站；将
控制命令发送给个别从站或规定的DP从站组， 以实现输出数据和输人数据的同步 (Sync和 Freeze命令)。
特殊功能:
(l)RD_Inp和RD_Outp
在与l类DP主站进行数据通信的同时，读取DP
从站的输人和输出数据。
(2)Get_Cfg
读取DP从站的当前组态数据。
(3)Set_Slave_Add
DP主站 (2类)分配一个新的总线地址给一个
DP从站。
4.DP组合设备 可以将l类DP主站、2类DP主站和DP从站组合
PROFIBUS-DP用于现场层的高速数据传输。 主站周期地读取从站的输入信息并周期性地向
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，PROFlBUS-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。
l.PROFIBUS-DP的基本功能
在IEC6l158-2段传输时，报文被加上起 始和结束界定符。
PROFlBUS-PA总线的数据传输
6.4.4 PROFIBUS-FMS技术简介
PROFIBUS-FMS：解决车间一级的通信，在这
一级可编程控制器 (PLC和PC)主要是互相通
信，高级功能比快速系统反应时间更重要。
l.PROFIBUS-FMS的应用层 现场总线信息规范(FMS)描述通信对象和服务 低层接口(LLI)用于将FMS适配到第2层
2.通信对象和对象字典 (OD)
对象字典包括描述、结构和数据类型以及通
信对象的内部设备地址和它们在总线上的标 志 (索引或名称)之间的关系。
1)头:包含对象字典结构的有关信息; 2)静态数据类型表:所支持的静态数据类型列
表;
3)变量列表的动态列表:所有已知变量表列表; 4)动态程序列表:所有已知程序列表。
(1)传输技术
1)RS-485双绞线或光缆
2)波特率从9.6kbit/s-l2Mbit/s
(2)总线存取 1)各主站间为令牌传输，主站与从站间为主-
从传输;
2)支持单主或多主系统; 3)主-从设备，总线上最多站点数为126
(3)设备类型
1)第二类DP主站 (DPM2):可编程、可组态、
DP从站只对由定义它的参数并组态它的l类DP
主站发来的Data_Exchange请求帧报文作出反 应。其他的用户数据报文均被此DP从站拒绝。
PROFIBUS设备具有不同的性能特征，特性的
6.3.4 设备数据库文件
不同在于现有功能 (即I/0信号的数量和诊断 信息)的不同或可能的总线参数，如波特率和 时间的监控不同。为达到PROFIBUS简单的即 插即用配置，这些特性均在电子数据单中具 体说明，有时称为设备数据库文件或GSD文件。
用的诊断信息。
DP从站发送诊断信息告知DP主站它的运行状
态以及发生出错事件时出错的原因。
（4）用户数据 (Data_Exchange)
DP从站检查从DP主站接收到的参数和组态信
息，如果没有错误而且允许由DP主站请求的 设定，则DP从站发送诊断数据报告它已为循 环地交换用户数据准备就绪：DP主站与DP从 站交换所组态的用户数据。
令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的
时间内得到总线存取权 (令牌)。在PROFIBUS
中，令牌传递仅在各主站之间进行。
主站得到总线存取令牌时可与从站通信。每个
主站均可向从站发送或读取信息。
3种系统配置：纯主-从系统
纯主-主系统
混合系统
PROFIBUS总线存取控制机制
6.4.2 PROFIBUS-DP技术简介
具体控制数据传输的程序，MAC必须确保在任何 一个时刻只有一个站点发送数据。
PROFIBUS协议的设计满足介质控制的2个基本
要求： 1)在复杂的自动化系统 (主站)间的通信，必 须保证在确切限定的时间间隔中，任何一个站 点要有足够的时间来完成通信任务。 2)在复杂的程序控制器和简单的I/O设备 (从 站)间通信，应尽可能快速又简单地完成数据 的实时传输。 PROFIBUS总线存取协议，主站之间采用令牌总 线机制，主站与从站之间采用主从机制。
可诊断的设备;
2)第一类DP主站 (DPMl):中央可编程控制器，
如PLC、PC等;
3)DP从站:带二进制或模拟输人输出的驱动器、
阀门等。
(4)诊断功能
分为3类:
本站诊断操作:诊断信息表示本站设备的一般
操作状态，如温度过高，电压过低。
模块诊断操作:诊断信息表示一个站点的某具
2.初始化阶段，重启动和用户数据通信
DP主站检查DP从站是否在总线上 DP主站通过请求从站的诊断数据来检查DP从
站的准备情况
DP主站定义DP从站的参数并组态此从站
DP主站循环地与DP从站交换用户数据
DP从站初始化
(1)参数数据 (Set_Prm):参数集包括预定给DP从站
的重要的本地和全局参数、特征和功能。
2.PROFIBUS-DP扩展功能
DP扩展功能允许非循环的读写功能并中断并
行于循环数据传输的应答。
对从站参数和测量值的非循环存取可用于某
些诊断或操作员控制站 (二类主机，DPM2)。
DP扩展功能可选，与DP基本功能兼容。DP扩
展实现通常采用软件更新的办法。
6.4.3 PROFIBUS-PA技术简介
PROFIBUS-DP系统工作过程
2、总线上令牌的建立
主站准备好进入总线令牌环，处于听令牌状 态，在一定时间内，如果主站没有听到总线 上有信号传递，就开始自己生成令牌，并初 始化令牌。然后，该主站做一次对全体可能 主站的询问，确定活动的主站和本主站所辖 的地址范围。
PROFIBUS-DP系统工作过程
PROFIBUS-PA是PROFIBUS的过程自动化解决方
案。PA将自动化系统与现场设备，例如压力、 温度和液位变送器的过程控制系统连接起来， PA可以取代4-20mA的模拟技术。PA在现场设 备的规划、电缆敷设、调试、投人运行和维 护方面可节省成本40%以上，并可提供多功能 和安全性。
1.常规的4-2OmA系统与基于PROFIBUS-PA的系 统在布线方面的区别
Freeze控制命令。
User_Prm_Data:DP从站参数数据 (User_Prm_Data)
为DP从站规定了有关应用数据。
（2）组态数据(Chk_Cfg) 在组态数据报文中，DP主站发送标识符格式
给DP从站，这些标识符格式告知DP从站要被 交换的输人/输出区域的范围和结构。
这些区域 (也称 "模块")是按DP主站和DP从
(1)总体说明
(2)DP主设备相关规格 (3)从设备的相关规格
思考：
1.数据链路层提供哪些数据服务？ 2.一类主站包括哪些设备？ 3.DP从站初始化包括哪些内容？
4.二类主站包括哪些设备？
6.4 PROFIBUS的总线存取控制机制
6.4.1
6.4.2
概述
PROFIBUS-DP技术简介
6.4.3 PROFIBUS-PA技术简介
DP主站与DP从站间的通信基于主-从原理，一
个报文循环由DP主站发出的请求帧 (轮询报文) 和由DP从站返回的有关应答或响应帧组成。
单 主 站 结 构
多主站结构
在DP主站上处理轮询表的情况
PROFIBUS-DP系统工作过程
1、主站和从站的初始化
上电后，主站和从站进入离线状态，执行自检。 当所需要的参数都被初始化后，主站开始监 听总线令牌，从站等待主站对其设定参数。
6.3 PROFIBUS-DP的总线设备类型和 数据通信
6.3.1
6.3.2
概述
DP设备类型
6.3.3
6.3.4
DP设备之间的通信
设备数据库文件
6.3.1 概述
PROFIBUS-DP协议是为自动化制造工厂中分散
的I/0设备和现场设备所需要的高速数据通信 而设计的。
典型的DP配置是单主站结构
体I/O模块出现故障 (如8位的输出模块)。
通道诊断操作:诊断信息表示一个单独的输人
输出位的故障 (如输出通道7短路)。
百度文库
(5)系统配置
PROFIBUS-DP允许构成单主站或多主站系
统，这就为系统配置组态提供了高度的 站点地址和输人输出数据的格式，诊断 信息的格式以及所使用的总体参数。
灵活性。系统配置的描述包括:站点数目、
在一个硬件模块中形成一个DP组合设备。
这样的设备是很常见的，一些典型的设备组
合如下:
（1）l类DP主站与2类DP主站的组合 （2）DP从站与l类DP主站的组合
6.3.3 DP设备之间的通信
l.DP通信关系和DP数据交换
通信作业的发起者：请求方，通信伙伴：响
应方。 l类DP主站的请求报文以第2层中的“高优先权” 报文服务级别处理。 由DP从站发出的响应报文使用第2层中的“低优 先权”报文服务级别。 DP从站可将当前出现的诊断中断或状态事件 通知给DP主站，通过将Data_Exchange的响应 报文服务级别从 "低优先权"改变为高优先权 来实现。
4)在潜在的爆炸区使用防爆型 "本质安全"或
"非本质安全"。
3. PROFlBUS-PA总线的数据传输
PROFIBUS-PA使用PROFIBUS-DP的基本功 能传输测量值和状态，使用PROFIBUS-DP扩展 功能对现场设备设置参数及操作。
传输采用基于IEC6l158-2的两线技术。 PROFIBUS总线存取协议 (第2层)和IEC6l1589技术 (第1层)之间的接口在DIN19245系列标 准的第4部分中作了规定。
Watchdog: (定时监视器，“看门狗”)检查DP主站的 故障
的DP从站的标识号放在此设备的主要文件中。
Ident_Number:DP从站的标识号,由PNO在认证时规定
Group一Ident:将DP从站分组组合，以便使用Sync和
站约定的字节或字结构 (标识符格式)形式定
义的。标识符格式允许指定输人或输出区域，
或各模块的输人和输出区域。
（3）诊断数据 (Slave_Diag)
在启动阶段，DP主站使用请求诊断数据来检
查DP从站是否存在和是否准备就绪接收参数
信息。由DP从站提交的诊断数据包括符合
EN50170标准的诊断部分。还包括此DP从站专
2.DP从站：
PLC、分散式I/O、驱动器、传感器、执行机
构等现场设备。
DP从站只与装载此从站的参数并组态它的DP
主站交换用户数据。DP从站可以向此主站报 告本地诊断中断和过程中断。
3.DP主站 (2类)
2类DP主站是操作元工作站、编程装置，诊断和管理
设备，完成各站点的数据读写、系统配置、故障诊 断等。
2.过程工业一应用领域的特殊要求:
1)过程自动化独特的应用行规以及来自不同
厂商的现场设备的互换性;
2)增加和去除总线站点，即使在本质安全地
区也不会影响到其他站点;
3)过程自动化中的PPOFIBUS-PA总线段和制造
自动化中的PROFIBUS-DP总线段之间通过段耦 合器实现通信透明化;
6.4.4 PROFIBUS-FMS技术简介
6.4.1 概述
3种PROFlBUS(DP、FMS、PA)均使用一致的总线
存取协议。
数据链路层(Fieldbus Data Link，FDL) ：保
证数据可靠性技术、传输协议和报文处理。
介质存取控制 (Medium access controI，MAC)
3、与从站通信的初始化
在主站可以与从站交换用户数据之前，主站 必须设置从站的参数并配置从站的通信接口。
1. DP主站（1类）
6.3.2 DP设备类型
有能力控制若干从站，完成总线通信控制与管理
的设备。循环地与DP从站交换用户数据：PLC、 PC或可以做1类主站使用的控制器。
通信任务： (l)Set_Prm和Chk_Cfg 在启动、重启动和数据传输阶段，DP主站发送参
数集给DP从站。
(2)Data一Exchange 循环地与指定DP从站进行输人/输出数据交换。
(3)Slave_Diag
在启动期间或循环的用户数据交换期间，读
取DP从站的诊断信息。
(4)Global_Control DP主站将它的运行状态告知给各DP从站；将
控制命令发送给个别从站或规定的DP从站组， 以实现输出数据和输人数据的同步 (Sync和 Freeze命令)。
特殊功能:
(l)RD_Inp和RD_Outp
在与l类DP主站进行数据通信的同时，读取DP
从站的输人和输出数据。
(2)Get_Cfg
读取DP从站的当前组态数据。
(3)Set_Slave_Add
DP主站 (2类)分配一个新的总线地址给一个
DP从站。
4.DP组合设备 可以将l类DP主站、2类DP主站和DP从站组合
PROFIBUS-DP用于现场层的高速数据传输。 主站周期地读取从站的输入信息并周期性地向
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，PROFlBUS-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。
l.PROFIBUS-DP的基本功能
在IEC6l158-2段传输时，报文被加上起 始和结束界定符。
PROFlBUS-PA总线的数据传输
6.4.4 PROFIBUS-FMS技术简介
PROFIBUS-FMS：解决车间一级的通信，在这
一级可编程控制器 (PLC和PC)主要是互相通
信，高级功能比快速系统反应时间更重要。
l.PROFIBUS-FMS的应用层 现场总线信息规范(FMS)描述通信对象和服务 低层接口(LLI)用于将FMS适配到第2层
2.通信对象和对象字典 (OD)
对象字典包括描述、结构和数据类型以及通
信对象的内部设备地址和它们在总线上的标 志 (索引或名称)之间的关系。
1)头:包含对象字典结构的有关信息; 2)静态数据类型表:所支持的静态数据类型列
表;
3)变量列表的动态列表:所有已知变量表列表; 4)动态程序列表:所有已知程序列表。
(1)传输技术
1)RS-485双绞线或光缆
2)波特率从9.6kbit/s-l2Mbit/s
(2)总线存取 1)各主站间为令牌传输，主站与从站间为主-
从传输;
2)支持单主或多主系统; 3)主-从设备，总线上最多站点数为126
(3)设备类型
1)第二类DP主站 (DPM2):可编程、可组态、
DP从站只对由定义它的参数并组态它的l类DP
主站发来的Data_Exchange请求帧报文作出反 应。其他的用户数据报文均被此DP从站拒绝。
PROFIBUS设备具有不同的性能特征，特性的
6.3.4 设备数据库文件
不同在于现有功能 (即I/0信号的数量和诊断 信息)的不同或可能的总线参数，如波特率和 时间的监控不同。为达到PROFIBUS简单的即 插即用配置，这些特性均在电子数据单中具 体说明，有时称为设备数据库文件或GSD文件。
用的诊断信息。
DP从站发送诊断信息告知DP主站它的运行状
态以及发生出错事件时出错的原因。
（4）用户数据 (Data_Exchange)
DP从站检查从DP主站接收到的参数和组态信
息，如果没有错误而且允许由DP主站请求的 设定，则DP从站发送诊断数据报告它已为循 环地交换用户数据准备就绪：DP主站与DP从 站交换所组态的用户数据。
令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的
时间内得到总线存取权 (令牌)。在PROFIBUS
中，令牌传递仅在各主站之间进行。
主站得到总线存取令牌时可与从站通信。每个
主站均可向从站发送或读取信息。
3种系统配置：纯主-从系统
纯主-主系统
混合系统
PROFIBUS总线存取控制机制
6.4.2 PROFIBUS-DP技术简介
具体控制数据传输的程序，MAC必须确保在任何 一个时刻只有一个站点发送数据。
PROFIBUS协议的设计满足介质控制的2个基本
要求： 1)在复杂的自动化系统 (主站)间的通信，必 须保证在确切限定的时间间隔中，任何一个站 点要有足够的时间来完成通信任务。 2)在复杂的程序控制器和简单的I/O设备 (从 站)间通信，应尽可能快速又简单地完成数据 的实时传输。 PROFIBUS总线存取协议，主站之间采用令牌总 线机制，主站与从站之间采用主从机制。
可诊断的设备;
2)第一类DP主站 (DPMl):中央可编程控制器，
如PLC、PC等;
3)DP从站:带二进制或模拟输人输出的驱动器、
阀门等。
(4)诊断功能
分为3类:
本站诊断操作:诊断信息表示本站设备的一般
操作状态，如温度过高，电压过低。
模块诊断操作:诊断信息表示一个站点的某具
2.初始化阶段，重启动和用户数据通信
DP主站检查DP从站是否在总线上 DP主站通过请求从站的诊断数据来检查DP从
站的准备情况
DP主站定义DP从站的参数并组态此从站
DP主站循环地与DP从站交换用户数据
DP从站初始化
(1)参数数据 (Set_Prm):参数集包括预定给DP从站
的重要的本地和全局参数、特征和功能。
2.PROFIBUS-DP扩展功能
DP扩展功能允许非循环的读写功能并中断并
行于循环数据传输的应答。
对从站参数和测量值的非循环存取可用于某
些诊断或操作员控制站 (二类主机，DPM2)。
DP扩展功能可选，与DP基本功能兼容。DP扩
展实现通常采用软件更新的办法。
6.4.3 PROFIBUS-PA技术简介
PROFIBUS-DP系统工作过程
2、总线上令牌的建立
主站准备好进入总线令牌环，处于听令牌状 态，在一定时间内，如果主站没有听到总线 上有信号传递，就开始自己生成令牌，并初 始化令牌。然后，该主站做一次对全体可能 主站的询问，确定活动的主站和本主站所辖 的地址范围。
PROFIBUS-DP系统工作过程
PROFIBUS-PA是PROFIBUS的过程自动化解决方
案。PA将自动化系统与现场设备，例如压力、 温度和液位变送器的过程控制系统连接起来， PA可以取代4-20mA的模拟技术。PA在现场设 备的规划、电缆敷设、调试、投人运行和维 护方面可节省成本40%以上，并可提供多功能 和安全性。
1.常规的4-2OmA系统与基于PROFIBUS-PA的系 统在布线方面的区别
Freeze控制命令。
User_Prm_Data:DP从站参数数据 (User_Prm_Data)
为DP从站规定了有关应用数据。
（2）组态数据(Chk_Cfg) 在组态数据报文中，DP主站发送标识符格式
给DP从站，这些标识符格式告知DP从站要被 交换的输人/输出区域的范围和结构。
这些区域 (也称 "模块")是按DP主站和DP从
(1)总体说明
(2)DP主设备相关规格 (3)从设备的相关规格
思考：
1.数据链路层提供哪些数据服务？ 2.一类主站包括哪些设备？ 3.DP从站初始化包括哪些内容？
4.二类主站包括哪些设备？
6.4 PROFIBUS的总线存取控制机制
6.4.1
6.4.2
概述
PROFIBUS-DP技术简介
6.4.3 PROFIBUS-PA技术简介
DP主站与DP从站间的通信基于主-从原理，一
个报文循环由DP主站发出的请求帧 (轮询报文) 和由DP从站返回的有关应答或响应帧组成。
单 主 站 结 构
多主站结构
在DP主站上处理轮询表的情况
PROFIBUS-DP系统工作过程
1、主站和从站的初始化
上电后，主站和从站进入离线状态，执行自检。 当所需要的参数都被初始化后，主站开始监 听总线令牌，从站等待主站对其设定参数。
6.3 PROFIBUS-DP的总线设备类型和 数据通信
6.3.1
6.3.2
概述
DP设备类型
6.3.3
6.3.4
DP设备之间的通信
设备数据库文件
6.3.1 概述
PROFIBUS-DP协议是为自动化制造工厂中分散
的I/0设备和现场设备所需要的高速数据通信 而设计的。
典型的DP配置是单主站结构
体I/O模块出现故障 (如8位的输出模块)。
通道诊断操作:诊断信息表示一个单独的输人
输出位的故障 (如输出通道7短路)。
百度文库
(5)系统配置
PROFIBUS-DP允许构成单主站或多主站系
统，这就为系统配置组态提供了高度的 站点地址和输人输出数据的格式，诊断 信息的格式以及所使用的总体参数。
灵活性。系统配置的描述包括:站点数目、
在一个硬件模块中形成一个DP组合设备。
这样的设备是很常见的，一些典型的设备组
合如下:
（1）l类DP主站与2类DP主站的组合 （2）DP从站与l类DP主站的组合
6.3.3 DP设备之间的通信
l.DP通信关系和DP数据交换
通信作业的发起者：请求方，通信伙伴：响
应方。 l类DP主站的请求报文以第2层中的“高优先权” 报文服务级别处理。 由DP从站发出的响应报文使用第2层中的“低优 先权”报文服务级别。 DP从站可将当前出现的诊断中断或状态事件 通知给DP主站，通过将Data_Exchange的响应 报文服务级别从 "低优先权"改变为高优先权 来实现。
4)在潜在的爆炸区使用防爆型 "本质安全"或
"非本质安全"。
3. PROFlBUS-PA总线的数据传输
PROFIBUS-PA使用PROFIBUS-DP的基本功 能传输测量值和状态，使用PROFIBUS-DP扩展 功能对现场设备设置参数及操作。
传输采用基于IEC6l158-2的两线技术。 PROFIBUS总线存取协议 (第2层)和IEC6l1589技术 (第1层)之间的接口在DIN19245系列标 准的第4部分中作了规定。