PROFIBUS接口概述

PROFIBUS接口概述

日期：2009/2/23

PROFIBUS接口概述

Profibus是与一个自动化网络连接设备相关的串行通讯标准。它是一个开放式协议，先为德国标准DIN19245，后又被纳为欧洲标准EN50170第2卷。Profibus是由西门子公司推出的，在整个欧洲应用广泛。它有三个不同的通讯协议DP、FMS和PA，该Profibus适用于许多自动化系统的要求。Profibus DP用于现场层的高速数据传送、Profibus FMS管理智能设备之间复杂通讯、Profibus PA管理过程自动化任务。

在这里将集中在Profibus DP（分布式外设），Profibus DP是一个标准解决方案，通过一根总线来管理设备，这些设备通常是：I/O模块、传感器/变送器/执行器等低层自动化系统。

PROFIBUS DP特性

网络拓扑：它是一个公共的总线结构（总线两端封闭）能同时链接126个设备。物理上支持是RS485接口，如果没有试用中继器，网络最多可接32个站。

物理层：除了RS485差分串行传输技术，也能使用光纤链接。在任何情况下，DP和FMS设备能在一个网络中共同存在。它们共享同一个物理通讯接口（它们在ISO/OSI堆栈中处于相同层1和层2）。所建的标准要求非常高的通讯速度，从9.6波特率（最小）到12M波特率（最大）。

网络设备：可把设备分成三种等级：1级DP主站（DPM1）、2级DP主站（DPM2）、从站。1级DP主站它包括能周期地与分布式外设（直接管理其它网络站点的输入/输出数据，主要指的是从站）交换数据的所有设备。2级DP主站是组态设备、监视网络状态以及与它相连的设备。从站是直接与外围进行输入和输出数据交换的设备。典型的从站设备：数字I/O模块、编码器、驱动器、阀门、各种变送器等。

总线存储模式：一个总线上有单主或多主两种运行方式：一种是各主站间的‘令牌’传递，另一种是主站与从站间的主-从传送即‘轮讯’。

主要功能

Profibus-DP有如下主要功能：在对从站初始化设定之后，每个主站为了达到每个从站最大244字节输入和244字节输出的数据交换而进行组态，有效的数据交换率取决于所选的波特率、网络中站点、指定的总线设置。由于Profibus-DP数据交换率最高可达12M波特率，它是通讯速度最快的现场总线之一。

同步：在多站传输中，控制命令由主站发送，它可以同步输入数据给单个从站、组从站或全体从站（锁定模式）。同步输出数据到从站（同步模式）。

确定和配置安全性参数：在一个预设的时间过后，如果不重置主站和从站之间的通讯系统，将进入安全状态。

诊断功能：每个从站能要求进行参数设置的主站去采集诊断信息。用这种诊断方式，从站上产生的任何问题很容易在主站直接获得（信息被本地化）。诊断信息包括244字节，其中前六个字节必须分配给DP 从站。

动态从站管理：在网络上可以激活和禁止从站。此外，通过改变从站地址也可以实现这项功能。

网络简易组态：在网络中每台设备的基本特性都在GSD文件中列出。这个GSD文件中规定的组态都符合Profibus特性。为了简化设备组态和设备参数的设置，可以用图解工具来实现，例如西门子COM PROFIBUS软件。

主-从站通讯

前面提及，主-从站间数据的交换依赖与网络的拓扑结构和站点个数。然而，在数据开始交换之前，必须完成从站参数的设定和组态。详情如下：

参数设置：主站向从站发送指定从站操作的一系列参数。标准要求7字节，包含从站必不可少的信息。另外，在现场的数据单元从第8字节开始（数据单元，更多信息参见Profibus DP），通讯信息最大可达244字节。

组态：只有主站完成了从站的参数设定，组态才能开始。在组态中，主站设定数据的类型和数目，更好的说法是设定了从站的读入和输出信息所交换的字节数。这个数据在通讯帧的数据单元线里，如果从站接收组态，它就能与主站定时地交换数据。

循环交换：主站规定了数据单元请求数据的信息，从站发送反馈帧里要求的信息。在循环交换数据期间，从站可以告诉主站一个新的诊断设备，如果主站需要读这个信息，在下一个循环中读入这个信息，代替来自外设的数据。

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