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第八章 PROFIBUSDP现场总线
PROFIBUS是PROCESS FIELDBUS的缩写,是由SIEMENS等公司组织开发的现场总线技术,先后成为德国和欧洲的现场总线标准(DIN19245、EN50170),并于2000年成为IEC61158现场总线国际标准之一。我国于2001年正式批准PROFIBUS为机械行业工业控制系统用现场总线国家标准,标准号为JB/T —2001。
PROFIBUS的用户组织PI(PROFIBUS International)成立于1995年,在30多个国家和地区都有地区性的PROFIBUS用户组织,会员众多。我国的相应组织PROFIBUS专业委员会(CPO,Chinese PROFIBUS anization)成立于1997年,下设的“PROFIBUS产品演示及认证实验室”和“PROFIBUS技术中心”负责产品认证和技术支持。
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PROFIBUS 针对不同的应用需要推出了三种类型:PROFIBUSDP(Decentralized Periphery)、PROFIBUSPA(Process Automation)和PROFIBUSFMS(Fieldbus Message Specification)。这三种类型均使用统一的总线访问协议,其中PROFIBUSDP采用经过优化的高速、廉价通信连接,专为自动控制系统和设备级的分散I/O之间通信设计,能满足设备级分布式控制系统的实时性、稳定性和可靠性的要求;PROFIBUSPA专为过程自动化设计,数据传输采用IEC11582标准,支持本质安全要求和总线供电;PROFIBUSFMS用来解决车间级通信任务,完成
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中等传输速度的循环和非循环通信任务,较DP通信量大,使用更灵活,服务复杂多样,但实时性能稍低。所以,PROFIBUS用同一传输速率。传输距离, km。具体传输距离与传输速度有关。支持总线形或树形拓扑,有终端电阻。采用不归零的差分编码,支持半双工、异步传输。为保证数据传输的完整性,采用海明距离(HD)= 4的数据帧。数据帧长度: 短帧1字节,普通帧3~255字节。数据传输服务: 包括循环的数据传输和非循环数据传输。循环的数据传输
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是指主站按照预先定义的顺序循环地探询各站。其服务形式只有一种:有回答要求的发送/请求数据,如主站的令牌管理、与DP从站交换用户数据通信等。非循环的数据传输服务形式有两种:有/无应答要求的发送数据、有回答要求的发送/请求数据,如从站初始化阶段的参数配置、诊断等。
图8-1 PROFIBUS的应用范围
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图8-2 PROFI的应用
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1. PROFIBUSDP系统的组成
PROFIBUSDP总线系统设备包括主站(主动站,有总线访问控制权,包括1类主站和2类主站)和从站(被动站,无总线访问控制权)。当主站获得总线访问控制权(令牌)时,它能占用总线,可以传输报文,从站仅能应答所接收的报文或在收到请求后传输数据。
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(1) 1类主站1类DP主站能够对从站设置参数,检查从站的通信接口配置,读取从站诊断报文,并根据已经定义好的算法与从站进行用户数据交换。1类主站还能用一组功能与2类主站进行通信。所以1类主站在DP通信系统中既可作为数据的请求方(与从站的通信),也可作为数据的响应方(与2类主站的通信)。
(2) 2类主站在PROFIBUSDP系统中,2类主站是一个编程器或一个管理设备,可以执行一组DP系统的管理与诊断功能。
(3) 从站从站是PROFIBUSDP系统通信中的响应方,它
不能主动发出数据请求。DP从站可以与2类主站或(对其设置参数并完成对其通信接口配置的)1类主站进行数据交换,并向主站报告本地诊断信息。从站有紧凑型从站和模块型从站。模块型从站如图83所示,模块与相应的模块号对应。而紧凑型从站没有明显的模块界限。在PROFIBUSDP中用模块标识符来标识各个模块输入输出区域的数据结构,对于紧凑型从站也可以用模块标识符描述该设备。
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图8-3 模块型从站