PROFIBUS-DP现场总线工作原理

1．PROFIBUS –DP作用
于现场层的高速数据传送。主站周期地读取从站的输入信息并周期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，PROFIBUS-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。 ①传输技术：RS－485双绞线．双线电缆或光缆。波特率从9.6K bit/s到12M bit/s。 ②总线存取：各主站间令牌传递，主站与从站间为主－从传送。支持单主或多主系统。总线上最站点（主－从设备）数为126。 ③通信：点对点（用户数据传送）或广播（控制指令）。循环主－从用户数据传送和非循环主－主数据传送。 ④运行模式：运行．清除．停止。 ⑤同步：控制指令允许输入和输出同步。同步模式：输出同步；锁定模式：输入同步。 ⑥功能：DP主站和DP从站间的循环用户有数据传送。各DP从站的动态激活和可激活。DP从站组态的检查。强大的诊断功能，三级诊断诊断信息。输入或输出的同步。通过总线给DP从站赋予地址。通过部线对DP主站（DPM1）进行配置，每DP从站的输入和输出数据最大为246字节。 ⑦可靠性和保护机制：所有信息的传输按海明距离HD＝4进行。DP从站带看门狗定时器（Watchdog Timer）。对DP从站的输入／输出进行存取保护。DP主站上带可变定时器的用户数据传送监视。 ⑧设备类型：第二类DP主站（DPM2）是可进行编程．组态．诊断的设备。第一类DP主站（DPM1）是中央可编程控制器，如PLC．PC等。DP从站是带二进制值或模拟量输入输出的驱动器．阀门等.
（1）
①速率：在一个有着32个站点的分布系统中，PROFIBUS-DP对所有站点传送512 bit/s 输入和512bit/s输出，在12Mbit/s时只需1毫秒。 ② 诊断功能：经过扩展的PROFIBUS-DP诊断能对故障进行快速定位。诊断信息在总线上传输并由主站采集。诊断信息分三级： ·本站诊断操作：本站设备的一般操作状态，如温度过高．压力过低。 ·模块诊断操作：一个站点的某具体I/O模块故障。 ·通过诊断操作：一个单独输入／输出位的故障。
（2）
PROFIBUS-DP允许构成单主站或多主站系统。在同一总线上最多可连接126个站点。系统配置的描述包括：站数．站地址．输入／输出地址．输入／输出数据格式．诊断信息格式及所使用的总线参数。每个 PROFIBUS-DP系统可包括以下三种坏同类型设备： ① 一级DP主站（DPM1）：一级DP主站是中央控制器，它在预定的周期内与分散的站（如DP从站）交换信息。典型的DPM1如PLC或PC。 ② 二级DP主站（DPM2）：二级DP主站是编程器．组态设备或操作面板，在DP系统组态操作时使用，完成系统操作和监视目的。 ③ DP从站：DP从站是进行输入和输出信息采集和发送的外围设备（I／O设备．驱动器．HMI．阀门等）。 ④ 单主站系统：在总线系统的运行阶段，只有一个活动主站。 ⑤ 多主站系统：总线上连有多个主站。这些主站与各自从站构成相互独立的子系统。每个子系统包括一个DPMI．指定的若干从站及可能的DPM2设备。任何一个主站均可读取DP从站的输入／输出映象，但只有一个DP主站允许对DP从站写入数据。
（3）
系统行为 系统行为主要取决于DPM1的操作状态，这此状态由本地或总线的配置设备所控制。主要有以下三种状态： ·停止：在这种状态下，DPM1和DP从站之间没有数据传输。 ·清除：在这种状态下，DPM1读取DP从站的输入信息并使输出信息保持在故障安全状态。 ·运行：在这种状态下，DPM1处于数据传输阶段,循环数据通信时，DPM1从DP站读取输入信息并向从站写入输出信息。 ① DPM1设备在一个预先设定的时间间隔内，以有选择的广播方式将其本地状态周期性地发送到每一个有关的DP从站。 ② 如果在DPM1的数据传输阶段中发生错误，DPM1将所有有关的DP从站的输出数据立即转入清除状态，而DP从站将不在发送用户数据。在次之后,DPM1转入清除状态。
（4）
DPM1和DP从站间的循环数据传输 DPM1和相关DP从站之间的用户数据传输是由DPM1按照确定的递归顺序自动进行。在对总线系统进行组态时，用户对DP从站与DPM1的关系作出规定，确定哪些DP从站被纳入信息交换的循环周期，哪些被排斥在外。 DMP1和DP从站之间的数据传送分三个阶段：参数设定．组态．数据交换。在参数设定阶段，每个从站将自己的实际组态数据与从DPM1接受到的组态数据进行比较。只有当实际数据与所需的组态数据相匹配时，DP从站才进入用户数据传输阶段。因此，设备类型．数据格式．长度以及输入输出数量必须与实际组态一致。
（5）
DPM1和系统组态设备间的循环数据传输 除主－从功能外，PROFIBUS－DP允许主－主之间的数据通信，这些功能使组态和诊断设备通过总线对系统进行组态。
（6）
同步和锁定模式 除DPM1设备自动执行的用户数据循环传输外，DP主站设备也可向单独的DP从站．一组从站或全体从站同时发送控制命令。这些命令通过有选择的广播命令发送的。使用这一功能将打开DP从站的同步及锁定模式，用于DP从站的事件控制同步。 主站发送同步命令后，所选的从站进入同步模式。在这种模式中，所编址的从站输出数据锁定在当前状态下。在这之后的用户数据传输周期中，从站存储接收到输出的数据，但它的输出状态保持不变；当接收到下一同步命令时，所存储的输出数据才发送到外围设备上。用户可通过非同步命令退出同步模式。 锁定控制命令使得编址的从站进入锁定模式。锁定模式将从站的输入数据锁定在当前状态下，直到主站发送下一个锁定命令时才可以更新。用户可以通过非锁定命令退出锁定模式。
（7）
保护机制 对DP主站DPM1使用数据控制定时器对从站的数据传输进行监视。每个从站都采用独立的控制定时器。在规定的监视间隔时间中，如数据传输发生差错，定时器就会超时。一旦发生超时，用户就会得到这个信息。如果错误自动反应功能“使能”，DPM1将脱离操作状态，并将所有关联从站的输出置于故障安全状态，并进入清除状态。
编辑本段2.扩展DP功能
DP扩展功能是对DP基本功能的补充，与DP基本功能兼容。 （1） DPM1与DP从站间非循环的数据传输。 （2） 带DDLM读和DDLM写的非循环读／写功能，可 读写从站任何希望数据。 （3） 报警响应，DP基本功能允许DP从站用诊断信息向主站自发地传输事件，而新增的DDLM－ALAM－ACK功能被用来直接响应从DP从站上接收的报警数据。 （4） DPM2与从站间的非循环的数据传输。
编辑本段3．电子设备数据文件（GSD）
为了将不同厂家生产的PROFIBUS产品集成在一起，生产厂家必须以GSD文件（电子设备数据库文件）方式将这些品的功能参数（如I／O点数．诊断信息．波特率．时间监视等）。标准的GSD数据将通信扩大到操作员控制级。使用根据GSD所作的组态工具可将不同厂商生产的设备集成在同一总线系统中。 GSD文件可分为三个部分： （1）总规范：包括了生产厂商和设备名称．硬件和软件版本．波特率．监视时间间隔．总线插头指定信号。 （2）与DP有关的规范：包括适用于主站的各项参数，如允许从站个数．上装／下装能力。 （3）与DP从站有关的规范：包括了与从站有关的一切规范，如输入／输出通道数．类型．诊断数据等。
编辑本段4．PROFIBUS-DP行规
PROFIBUS–DP协议明确规定了用户数据怎样在总线各站之间传递，但用户数据的含义是在PROFIBUS行规中具体说明的。另外，行规还具体规定了PROFIBUS－DP如何用于应用领域。使用行规可使不同厂商所生产的不同设备互换使用，而工厂操作人员毋须关心两者之间的差异。因为与应用有关的含义在行规中均作了精确的规定说明。下面是PROFIBUS－DP行规，括弧中数字是文件编号： （1） NC／RC行规（3.052） （2） 编码器行规（3.062） （3） 变速传动行规（3.071） （4） 操作员控制和过程监视行规（HMI）
编辑本段5.PROFIBUS –DP 传输距离
Profibus的传输速率为96～12kbps最大传输距离在12kbps时为1000m，15Mbps时为400m，可用中继器延长至10km。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接 127个站点。 Profibus是作为德国国家标准DIN 19245和欧洲标准prEN 50170的现场总线。ISO/OSI模型也是它的参考模型。由Profibus -Dp、Profibus -FMS、Profibus-PA组成了Profibus系列。DP型用于分散外设间的高速传输，适合于加工自动化领域的应用。FMS意为现场信息规范，适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等一般自动化，而PA型则是用于过程自动化的总线类型，它遵从IEC1158-2标准。该项技术是由西门子公司为主的十几家德国公司、研究所共同推出的。它采用了OSI模型的物理层、数据链路层，由这两部分形成了其标准第一部分的子集，DP型隐去了3～7层，而增加了直接数据连接拟合作为用户接口，FMS型只隐去第3～6层，采用了应用层，作为标准的第二部分。PA型的标准目前还处于制定过程之中，其传输技术遵从IEC1158-2 (1 )标准，可实现总线供电与本质安全防爆。 Porfibus支持主—从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。主站具有对总线的控制权，可主动发送信息。对多主站系统来说，主站之间采用令牌方式传递信息，得到令牌的站点可在一个事先规定的时间内拥有总线控制权，共事先规定好令牌在各主站中循环一周的最长时间。按Profibus的通信规范，令牌在主站之间按地址编号顺序，沿上行方向进行传递。主站在得到控制权时，可以按主—从方式，向从站发送或索取信息，实现点对点通信。主站可采取对所有站点广播 (不要求应答 ),或有选择地向一组站点广播。 Profibus的传输速率为96～12kbps最大传输距离在12kbps时为1000m，15Mbps时为400m，可用中继器延长至10km。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接 127个站点。

Profibus模块就是一种profibus的转换模块，profibus现场总线和其他总线通信的时候需要这样的模块来转换一下，比如你用的是西门子的PLC，是profibus协议，用施耐德的变频器，是modbus协议，他们之间通讯的时候就需要这样的转换模块，modbus转profibus， 泗博自动化公司的产品PM-160 和PM-127都可以解决这样的问题，或者你需要转换成Devicenet或者CAN，CANopen都可以，都用相应的产品来转换.

　　基本原来还是RS485的串口通讯。
　　总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束， 按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。

基本原来还是RS485的串口通讯。