PROFIBUS-DP介绍

PROFIBUS技术是唯一可以满足两类通信应用（制造业和过程 工业应用）的现场总线 。
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一、PROFIBUS-DP简介
DP是Decentralized Periphery（分布式外部设备）的缩写。 PROFIBUS-DP（简称为DP)主要用于制造业自动化系统中单元 级和现场级通信。特别适合PLC与现场级分布式I/O设备之间的 快速循环效据交换。DP是PROFIBUS中应用最广的通信方式。
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三、PROFIBUS-DP设备的分类
PROFIBUS-DP网络的硬件由主站、从站、网 络部件和网络组态与诊断工具组成。网络部 件包括通信电缆、总线连接器、中继器、耦 合器，以及用于连接串行通信、以太网、AS-i、 EIB等网络系统的网络连接器。
PROFIBUS-DP设备分为以下3种不同类型的 站：
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4.2、PLC的PROFIBUS通信处理器
S7-200的PROFIBUS通信处理器为EM277，在网络中只 能作从站。
S7-300的PROFIBUS通信处理器为CP342-5、CP343-5 和有光纤接口的CP 342-5 FO。
S7-400的PROFIBUS通信处理器为CP443-5基本型、CP 443-5扩展型、IM 467和IM467-FO。CP 443-5支持冗余 的总线拓扑结构。
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3.3、DP从站
DP从站是PROFIBUS网络上的被动节点，用于输入信息 的采集和输出信息的发送，DP从站只与它的DP主站交 换用户数据，向主站报告本地诊断中断和过程中断。典 型的从站设备是传感器、执行器和测量变送器。在DP通 信过程中，从站是被动的。
非智能型的分布式I/O没有程序存储和程序执行功能，通 信适配器或接口模块用来接收主站的指令，按主站指令 驱动I/O，并将I/O输入及故障诊断等信息返回给主站。
S7-400的I/O模块平均每点的价格比S7-300的贵的多，较大型 的控制系统常用功能强大的S7-400的CPU和ET200M来组成 系统，这样可以使用价格便宜的S7-300模块，使系统具有很 高的性价比。
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六、PROFIBUS 通信协议
PR0flBUS的协议结构见下表，表中，第2层称为现场总 线数据链路层，规定了总线访问控制、数据安全性以及 传愉协议和报文的处理。
有的S7-300/400 CPU配备有集成的DP接口，S7-200/300/400
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也可以通过通信处理器（CP）连接到PROFIBUS-DP
二、PROFIBUS的物理层
ISO/OSI参考模型的物理层是第1层，PROFIBUS可以使用多种 通信媒体，例如带屏蔽的双绞线、光纤、红外线、导轨以及混 合方式。传愉速率为9.6kbit/s一12Mbit/s，每个DP从站的输入数 据和输出数据最大为244B。使用屏蔽双绞线电缆时最长通信距 离为9.6km，使用光缆时最长通信距离为90km，最多可以连接 127个从站。
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3.1、1类DP主站
1类DP主站是系统的中央控制器，1类DP主站在预定 的周期内与分布式的站循环地交换信息，并对总线通 信进行控制和管理。1类DP主站可以发送参数给DP 从站，读取从站的诊断信息，用于全局控制命令将它 的运行状态告知各从站。此外，还可以将控制命令发 送给个别从站或从站组，以实现输出数据和输入数据 的同步。
PROFIBUS-DP网 介绍及故障诊断方法
李金龙
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第一部分： PROFIBUS-DP硬件组成与通信协议
PROFIBUS是目前国际上通用的现场总线标准之一，它以其独 特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众多厂商的支 持，被纳入现场总线的国际标准IEC 61158
PROFIBUS是不依帐生产厂家的、开放式的现场总线，各种各 样的自动化设备均可以通过同样的接口交换信息。PROFIBUS 可以用于分布式I/O设备、传动装置、PLC和基于PC（个人计算 机）的自动化系统。
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5.1、ET200S
ET200S是一种多功能按位模块化的I/O系统，可以配备 PROFIBUS-DP和PROFINET接口模块，可以提供集成 光纤接口。模块的种类丰富，有数字量I/O模块、模拟量 I/O模块、技术功能模块、电动机启动器和变频器、IQSense（智能传感器）模块、气动接口模块、故障安全 模块。每个站最多可以使用63个I/O模块，或20个最大 7.5kW的电动机启动器、最大4kW的变频器。有2、4、8、 32点的I/O模块。能在运行时更换I/O模块（有热插拔功 能）。
形成一个DP组合设备。
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四、PROFIBUS通信处理
4.1、通信处理器的作用
通信处理器（CP）用于将SIMATIC PLC连接到PROFIBUS网络， 可以用于恶劣的工业幻境和较宽的温度范围。通信处理器允许标准 S7通信、S5兼容通信以及PG/OP通信。它们减轻了主CPU的通信 任务，提高了通信的效率和可靠性。
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3.2、2类DP主站
2类DP主站是DP网络中的编程、诊断和管 理设备。2类DP主站除了具有1类主站的功 能外，在于1类DP主站进行数据通信的同 时，可以读取DP从站的输入/输出书和当 前的组态数据，可以给DP从站分配新的总 线地址。
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3.2、2类DP主站
下列设备可以作为2类DP主站：
①以PC为硬件平台的2类主站 PC加PROFIBUS网卡可以做2类主站。西门子公司可以提供专用
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3.1、1类DP主站
下列设备可以做1类DP主站： ①一个带集成DP接口或插入式接口子模块的CPU ②CPU和支持DP主站功能的通信处理器（CP） ③一个连接在CPU上的接口模块 ④连接工业以太网和PROFIBUS-DP的IE/PB链接器模块 ⑤ET200S和ET200X的主站模块 ⑥使用PROFIBUS网卡的PC
PROFIBUS-DP用于连接下列设备：PLC、PC和HMI设备、分 布式现场设备。PROFIBUS-DP的响应速度快，很适合在制造业 便用。
作为PLC硬件组态一部分，分布式I/O（例如ET200）用STEP7 来组态。通过供货方提供的GSD文件，可以用STEP7将其他制 造商生产的从站设备组态到网络中。
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4.3、用于计算机的PROFIBUS通信处理器
②带微处理器的通信处理器 带微处理器的通信处理器可以通过双端口RAM快速访问
过程数据，以减轻主站CPU的负载，提高工控机的计算 性能。OPC作为标准接口，其服务器软件包已包含在通 信软件的供货范围内。通过即插即用和诊断工具，可以 缩短调试时间。CP支持等时线模式。 CP 5613和CP 5613 FO有一个PROFIBUS接口，CP 5614和CP5614 FO有两个PROFIBUS接口，它们均支持 DP主站、PG/OP和S7通信功能。
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3.3、DP从站
①标准DP从站 西门子的ET200是非智能的标准DP从站。
②PLC只能DP从站与通信处理器 PLC可作为PROFIBUS的智能从站（1从站）。DP主
站不是直接访问只能从站的I/O模块，而是通过从站组态时 指定的通信双方的输入、输出地址区来交换数据。某些 PROFIBUS通信处理器（CP）也可以作DP从站。
的编程设备，不过现在一般都用PC和STEP 7编程软件来做编程设备， 用PC和WinCC等组态软件做监控操作站。 ②操作员面板/触摸屏（OP/TP）
操作员面板（OP）和触摸屏（TP）用于操作人员对系统的控制和 操作，例如参数的设置与修改、设备的启动和停机，以及在线监视设备 的运行状态等。它们在工业控制中得到了广泛的应用。西门子公司提供 多种型号的TP和OP供用户选用。
PROFIBUS的站地址空间为0～127，其中的127为广播用的地 址，所以最多能连接127个站点。一个总线段最多32个站，超过 了必须分段，段与段之间用中继器连接。中继器没有站地址， 但是被计算在每段的最大站数中。
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2.1、DP的RS-485传输
图中A、B线之间是220Ω终端电阻， 终端电阻可以吸收网络上的反射 波，有效地增强信号强度。两端 的终端电附并联后的值应基本上 等于传输线相对于通信频率的特 性阻抗。在总线上没有站发送效 据（即总线处于空闲状态）时， 390Ω的下拉电阻与数据基准电位 DGND相连，上拉电阻DC 5V电压 的正端（VP）相连。上拉电阻和 下拉电阻用于确保A、B线之间有 个确定的空闲电位。
ET200只需要很小的空间，能使用体积更小的控制柜。集成的连接器代替 了过去密密麻麻、杂乱无章的电缆，加快了安装过程，紧凑的结构使成本 大幅度降低。
某些型号的ET200能在非常恶劣的幻境中使用，有的提供连接光纤的接口， 可以节省费用昂贵的抗电磁干扰措施。
再组态时，STEP7自动分配紧凑型DP从站和模块式DP从站的输入/输出地 址。就像访问主站主机架上的输入/输出模块一样，DP主站的CPU通过DP 从站的地址直接访问它们。因此使用DP从站不会增加编程的工作量。
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3.3、DP从站
③具有PROFIBUS-DP接口的其他现场设备 西门子的SINUMERIK数控系统、SITRANS现场仪表、
变频器和直流传动装置都有PROFIBUS-DP接口或可选的 DP接口卡，可以做DP从站。其他公司支持DP接口的输入/ 输出、传感器、执行器或其他智能设备，也可以接入 PROFIBUS-DP网络。 可以将1类、2类DP主站或DP从站组合在一个设备中，
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5.2、ET200M
ET200M是多通道模块化的分布式I/O，使用S7-300全系列模 块，适用于大点数、高性能的应用。最多可以扩展8个模块， 新型号的ET200M可以扩展12个模块，用接口模块IM153 来实 现与主站的通信。
ET200M可以提供与与S7-400H系统相连的冗余接口模块和故 障安全型I/O模块。
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4.3、用于计算机的PROFIBUS通信处理器
①不带微处理器的通信处理器 不带微处理器的通信处理器价格较低，可以作1类、2类