西门子Profibus通讯协议及案例讲解
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A&D CS2 崔坚 2005－通信
Automation and Drives
PROFIBUS网络拓扑
SIMATIC S7-300
总线拓扑1
波特率（K Bit/s）
9.6~187.5
500
1500
3000~12000
总线长度 （米）
1000
400
200
100
选用西门子中继器最多可以串连9个
A&D CS2 崔坚 2005－通信
必须通过OLM进行拓扑，电器接口不支持
A&D CS2 崔坚 2005－通信
Automation and Drives
PROFIBUS
SIMATIC S7-300
Bus terminal Repeater TD I/O
Repeater
网络安装规则
一个网段最大有32个元件 ( 包括 Repeater, OLM, 其他元件带有 RS485 驱动）。 第一个和最后一个网段最大有31个元件 。 两个中继器间最大有30个站 每一个网段终端必须有终端电阻
Automation and Drives
PROFIBUS网络拓扑
SIMATIC S7-300
总线拓扑2
OLM
通过OLM拓展
A&D CS2 崔坚 2005－通信
Automation and Drives
PROFIBUS网络拓扑
SIMATIC S7-300
树形拓扑1
RS485中继器 电器接口需要通过中继器
PA设备行规
基本功能 扩展功能
应用层接口 （ALI) 应用层 现场总线报文 规范（FMS)
DP用户接口 直 接数据链路映象 程序(DDLM)
第3～6层 第2层（数据 链路层） 第1层 （物理层） 数据链路层 现场总线数据链路 （FDL) 物理层 （RS485/光纤) 数据链路层 现场总线数据 链路（FDL) 数据链路层 现场总线数据 链路（FDL) IEC接口
SIMATIC S7-300
5V
390Oh m
5V
390Oh m
总线终 端电阻 开关
220Oh m 390Oh m
220Oh m 390Oh m
连PROFIBUS电缆
……
0V
0V
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Automation and Drives
PROFIBUS
SIMATIC S7-300
A&D CS2 崔坚 2005－通信
Automation and Drives
PROFIBUS网络拓扑
SIMATIC S7-300
树形拓扑2
通过OLM进行拓扑
A&D CS2 崔坚 2005－通信
Automation and Drives
PROFIBUS网络拓扑
SIMATIC S7-300
环形拓扑
物理层 物理层 （RS485/光纤) （RS485/光纤）
IEC1158-2
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Automation and Drives
PROFIBUS的物理层（第一层）
S485)使用的是屏蔽双绞电缆， PROFIBUS的第一层实现对称的数据传输，一个总线段 的导线是屏蔽双绞电缆，段的两端各有一个终端电阻。
传输速率： 9.6Kbit/sec~12Mbit/sec PROFIBUS RS485的传输方式以半双工、异步、无 间隙同步为基础进行数据交换。数据帧11位。 PROFIBUS物理层支持光纤通信
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Automation and Drives
PROFIBUS总线段
3:PROFIBUS短截线问题
高的传输速率时短截线将使整个网络将瘫痪。？
有源总线终端
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Automation and Drives
现场总线数据链路（第二层）
SIMATIC S7-300
第二层规定总线存取控制、数据安全性及传输协议和报 文处理。PROFIBUS第二层为FDL层。 数据的安全性：所有报文均具有海明距离HD=4.如果报文 出错，自动被重发一遍，参数可以设置（1～15）。 在第二层中允许广播和群播多点传输。
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Automation and Drives
数据传输时的信号形状
B导线 二进制信号 A导线 1 0 1 1 0 1 0
通过示波器可以监控信号传输的状态
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Automation and Drives
PROFIBUS
SIMATIC S7-300
数据传输时的信号形状
•如果电缆过长，则信号开始变圆滑
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应用层（第七层）及PROFIBUS行规
SIMATIC S7-300
ISO/OSI参考模型的应用层提供用户需要的各种通信服务。
FMS使用LLI(Lower Layer Interface)实现连接的建立及监控。 S7是一种优化的协议，可以通过PROFIBUS实现编程监控等功能。 DP行规规定了相关应用的参数和行规的使用，使不同生产商 的DP设备使用相同的标准。 1: NC/RC行规 2: 编码器行规 3：传动行规 4：操作员控制和过程监控行规 5：防止出错数据传输行规
Automation and Drives
PROFIBUS
SIMATIC S7-300
PROFIBUS 电器接口需要注意的问题
1:PROFIBUS接头问题
大于1.5M时，避免连接站的电容性负载引起的导线反射，需要使用附加轴 向电感的总线接头。
2:PROFIBUS终端电阻问题
使用终端电阻的站点不能调电，整个网络将瘫痪。？
PROFIBUS存取控制满足现场应用的需要
1：同一级别的控制器和PC间通信（令牌传递程序），保 证在确定的时间获得足够的机会处理自己的通信任务。 2：复杂的PLC和PC与简单的分部式I/O通信，必须快速而 又尽可能少的协议开销（主－从程序）。
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Automation and Drives
Automation and Drives
SIMATIC
通讯—PROFIBUS
S7-300
Automation and Drives
PROFIBUS概述
SIMATIC S7-300
DP设备行规
基本功能 扩展功能 DP用户接口 直接 数据链路映象程序 (DDLM) 第7层 （应用层） 应用层 S7
FMS设备行规
Automation and Drives
PROFIBUS网络拓扑
SIMATIC S7-300
总线拓扑1
波特率（K Bit/s）
9.6~187.5
500
1500
3000~12000
总线长度 （米）
1000
400
200
100
选用西门子中继器最多可以串连9个
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必须通过OLM进行拓扑，电器接口不支持
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PROFIBUS
SIMATIC S7-300
Bus terminal Repeater TD I/O
Repeater
网络安装规则
一个网段最大有32个元件 ( 包括 Repeater, OLM, 其他元件带有 RS485 驱动）。 第一个和最后一个网段最大有31个元件 。 两个中继器间最大有30个站 每一个网段终端必须有终端电阻
Automation and Drives
PROFIBUS网络拓扑
SIMATIC S7-300
总线拓扑2
OLM
通过OLM拓展
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PROFIBUS网络拓扑
SIMATIC S7-300
树形拓扑1
RS485中继器 电器接口需要通过中继器
PA设备行规
基本功能 扩展功能
应用层接口 （ALI) 应用层 现场总线报文 规范（FMS)
DP用户接口 直 接数据链路映象 程序(DDLM)
第3～6层 第2层（数据 链路层） 第1层 （物理层） 数据链路层 现场总线数据链路 （FDL) 物理层 （RS485/光纤) 数据链路层 现场总线数据 链路（FDL) 数据链路层 现场总线数据 链路（FDL) IEC接口
SIMATIC S7-300
5V
390Oh m
5V
390Oh m
总线终 端电阻 开关
220Oh m 390Oh m
220Oh m 390Oh m
连PROFIBUS电缆
……
0V
0V
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PROFIBUS
SIMATIC S7-300
A&D CS2 崔坚 2005－通信
Automation and Drives
PROFIBUS网络拓扑
SIMATIC S7-300
树形拓扑2
通过OLM进行拓扑
A&D CS2 崔坚 2005－通信
Automation and Drives
PROFIBUS网络拓扑
SIMATIC S7-300
环形拓扑
物理层 物理层 （RS485/光纤) （RS485/光纤）
IEC1158-2
A&D CS2 崔坚 2005－通信
Automation and Drives
PROFIBUS的物理层（第一层）
S485)使用的是屏蔽双绞电缆， PROFIBUS的第一层实现对称的数据传输，一个总线段 的导线是屏蔽双绞电缆，段的两端各有一个终端电阻。
传输速率： 9.6Kbit/sec~12Mbit/sec PROFIBUS RS485的传输方式以半双工、异步、无 间隙同步为基础进行数据交换。数据帧11位。 PROFIBUS物理层支持光纤通信
A&D CS2 崔坚 2005－通信
Automation and Drives
PROFIBUS总线段
3:PROFIBUS短截线问题
高的传输速率时短截线将使整个网络将瘫痪。？
有源总线终端
A&D CS2 崔坚 2005－通信
Automation and Drives
现场总线数据链路（第二层）
SIMATIC S7-300
第二层规定总线存取控制、数据安全性及传输协议和报 文处理。PROFIBUS第二层为FDL层。 数据的安全性：所有报文均具有海明距离HD=4.如果报文 出错，自动被重发一遍，参数可以设置（1～15）。 在第二层中允许广播和群播多点传输。
A&D CS2 崔坚 2005－通信
Automation and Drives
数据传输时的信号形状
B导线 二进制信号 A导线 1 0 1 1 0 1 0
通过示波器可以监控信号传输的状态
A&D CS2 崔坚 2005－通信
Automation and Drives
PROFIBUS
SIMATIC S7-300
数据传输时的信号形状
•如果电缆过长，则信号开始变圆滑
A&D CS2 崔坚 2005－通信
应用层（第七层）及PROFIBUS行规
SIMATIC S7-300
ISO/OSI参考模型的应用层提供用户需要的各种通信服务。
FMS使用LLI(Lower Layer Interface)实现连接的建立及监控。 S7是一种优化的协议，可以通过PROFIBUS实现编程监控等功能。 DP行规规定了相关应用的参数和行规的使用，使不同生产商 的DP设备使用相同的标准。 1: NC/RC行规 2: 编码器行规 3：传动行规 4：操作员控制和过程监控行规 5：防止出错数据传输行规
Automation and Drives
PROFIBUS
SIMATIC S7-300
PROFIBUS 电器接口需要注意的问题
1:PROFIBUS接头问题
大于1.5M时，避免连接站的电容性负载引起的导线反射，需要使用附加轴 向电感的总线接头。
2:PROFIBUS终端电阻问题
使用终端电阻的站点不能调电，整个网络将瘫痪。？
PROFIBUS存取控制满足现场应用的需要
1：同一级别的控制器和PC间通信（令牌传递程序），保 证在确定的时间获得足够的机会处理自己的通信任务。 2：复杂的PLC和PC与简单的分部式I/O通信，必须快速而 又尽可能少的协议开销（主－从程序）。
A&D CS2 崔坚 2005－通信
Automation and Drives
Automation and Drives
SIMATIC
通讯—PROFIBUS
S7-300
Automation and Drives
PROFIBUS概述
SIMATIC S7-300
DP设备行规
基本功能 扩展功能 DP用户接口 直接 数据链路映象程序 (DDLM) 第7层 （应用层） 应用层 S7
FMS设备行规