1、回顧串行通信：參與通信的兩臺或多臺設備通常共享一條物理通路.發送者依次逐位發送一串數據信號,按一定的約定規則為接收者所接收.數據格式連接握手：是指發送方在發送一個數據塊之前使用一個特定的握手信號來引起接收者的注意,表明要發送數據,接收者則通過握手信號回應發送者,說明它已經做好了接收數據的準備.確認：接收者為表明數據已經收到向發送者回復信息的過程RS232：TXD，RXD，GND，電氣特性RS485：二線差分平衡傳輸,AA，BB電氣特性回顧串行通信：參與通信的兩臺或多臺設備通常共享一條物理通路.回顧PROFIBUS：（Process Fieldbus的縮寫）是一種國際化的、開放的、不依賴于設備生

2、產商的現場總線標準。它廣泛應用于制造業自動化、流程工業自動化和樓宇、交通、電力等其他自動化領域。德國，SIMENS，DP：它的設計旨在用于設備一級的高速數據傳輸，用于傳感器和執行器級的高速數據傳輸 。PA：是PROFIBUS的過程自動化解決方案，將自動化系統和過程控制系統與現場設備，FMS：它的設計是旨在解決車間一級通用性通信任務，可用于大范圍和復雜的通信系統。回顧PROFIBUS：（Process Fieldbus的縮回顧協議結構：DP、FMS、PA通信模型：物理層（DP、FMS、PA）鏈路層：數據鏈路層規定總線存取控制、數據安全性以及傳輸協議和報文的處理。在PROFIBUS中，數據鏈路層（

3、第2層）稱為FDL層。報文格式：P307DP設備行規基本功能擴展功能 DP用戶接口直接數據鏈路映象程序（DDLM）DP設備行規FMS設備行規應用層接口 （ALI）PA設備行規基本功能擴展功能DP用戶接口直接數據鏈路映象程序（DDLM） 應用層現場總線報文規 （FMS）未使用 第7層（應用層）第3-6層 第1層（物理層）數據鏈路層現場總線數據鏈路層（FDL） 物理層 （RS-485/LWL） IEC1158-2 第2層（數據鏈路層）IEC接口數據鏈路層現場總線數據鏈路層（FDL） 物理層 （RS-485/LWL） 圖1 PROFIBUS的協議結構 VP(6)390220390VP(6)39022

4、0390RS-485段BADGND(5)DGND(5)最多32個站圖2 RS-485總線段的結構回顧協議結構：DP、FMS、PADP設備行規基本功能 D3.3 應用層PROFIBUS的應用層由FMS接口（現場總線報文規范）和LLI接口（低層接口）組成。在不同的應用中，具體需要的功能范圍必須與具體應用相適應，這些適應性定義稱為行規。行規提供了設備的可互換性，保證不同廠商生產的設備具有相同的通信功能。1PROFIBUS-FMS行規FMS行規確保由不同制造商生產的同類設備具有同樣的通信功能。目前已制定了如下的FMS行規：3.3 應用層PROFIBUS的應用層由FMS接口（現場總控制器間的通信（3.0

5、02）：此通信行規定義了用于可編程控制（PLC）之間通信的FMS服務。根據控制器的類型，對每臺控制器所支持的服務、參數和數據類型作了具體規定。樓宇自動化行規（3.001）：這一行規提供了一個特定的分支和服務，作為樓宇自動化中的公共基礎。該行規對樓宇自動化系統使用FMS進行監視、閉環和開環控制、操作控制、報警處理及系統檔案管理作了描述。低壓開關設備（3.032）：它是一個面向行業的FMS應用行規，它具體說明了通過FMS在通信過程中低壓開關設備的應用行為。 控制器間的通信（3.002）：此通信行規定義了用于可編程控制2PROFIBUS-DP行規目前已制定了如下的DP行規：NC/RC行規（3.052

6、）：該行規介紹了人們怎樣通過PROFIBUS-DP對操作機床和裝配機器人進行控制。編碼器行規（3.062）：本行規介紹了回轉式、轉角式和線性編碼器與PROFIBUS-DP的連接，這些編碼器帶有單轉或多轉分辨率。變速傳動行規（3.071）：傳動技術設備的主要生產廠商共同制訂了PROFIDRIVE行規。操作員控制和過程監視行規（HMI）：HMI行規具體說明了通過PROFIBUS-DP把這些設備與更高一級自動化部件的連接，此行規使用了擴展的PROFIBUS-DP的功能來進行通信。 2PROFIBUS-DP行規3PROFIBUS-PA行規PA行規的任務是選用各種類型現場設備真正需要的通信功能，并提供這

7、些設備功能和設備行為的一切必要規范，也包括適用于各種類型設備的組態信息的設備數據單。對所有通用的測量變送器和其他被選類型的設備作了具體規定，這些設備如：壓力、液位、溫度和流量用測量變送器；數字量輸入和輸出；模擬量輸入和輸出；閥門；定位器。每臺設備將提供PROFIBUS-PA行規所規定的各項參數。 3PROFIBUS-PA行規現場總線技術2課件現場總線技術2課件現場總線技術2課件現場總線技術2課件現場總線技術2課件6.4 PROFIBUS-DP的總線設備類型和數據通信 6.4.1 概述PROFIBUS-DP協議是為自動化制造工廠中分散的I/O設備和現場設備所需要的高速數據通信而設計的。典型的DP

8、配置是單主站結構，如圖6-10所示。 6.4 PROFIBUS-DP的總線設備類型和數據通信 DP主站與DP從站間的一個報文循環由DP主站發出的請求幀（輪詢報文）和由DP從站返回的有關應答或響應幀組成。輪詢表：P311，輸入數據、輸出數據DP主站與DP從站間的一個報文循環由DP主站發出的請求幀（輪一個DP系統也可能是多主結構。實際上，這就意味著一條總線上連接幾個主站節點，在一個總線上DP主站/從站、FMS主站/從站和其他的主動節點或被動節點也可以共存，如圖6-12所示。 圖6-12 PROFIBUS-DP多主站結構 一個DP系統也可能是多主結構。實際上，這就意味著一條總線上連6.4.2 DP設

9、備類型1DP主站（1類）1類DP主站循環地與DP從站交換用戶數據。它使用如下的協議功能執行通信任務。（1）Set_Prm和Chk_Cfg在啟動、重啟動和數據傳輸階段，DP主站使用這些功能發送參數集給DP從站。它發送所有參數，而不管它們是不是對整個總線普遍適用或是不是對某些特別重要。對個別DP從站而言，其輸入和輸出數據的字節數在組態期間進行定義。6.4.2 DP設備類型1DP主站（1類）（2）Data_Exchange此功能循環地與指定給它的DP從站進行輸入/輸出數據交換。（3）Slave_Diag在啟動期間或循環的用戶數據交換期間，用此功能讀取DP從站的診斷信息。（4）Global_Contr

10、olDP主站使用此控制命令將它的運行狀態告知給各DP從站。此外，還可以將控制命令發送給個別從站或規定的DP從站組，以實現輸出數據和輸入數據的同步（Sync和Freeze命令）。（2）Data_Exchange2DP從站DP從站只與裝載此從站的參數并組態它的DP主站交換用戶數據。DP從站可以向此主站報告本地診斷中斷和過程中斷。 3DP主站（2類）2類DP主站是編程裝置、診斷和管理設備。除了已經描述的1類主站的功能外，2類DP主站通常還支持下列特殊功能：（1）RD_Inp和RD_Outp在與1類DP主站進行數據通信的同時，用這些功能可讀取DP從站的輸入和輸出數據。（2）Get_Cfg用此功能讀取D

11、P從站的當前組態數據。2DP從站（3）Set_Slave_Add此功能允許DP主站（2類）分配一個新的總線地址給一個DP從站。當然，此從站是支持這種地址定義方法的。此外，2類DP主站還提供一些功能用于與1類DP主站的通信。4DP組合設備可以將1類DP主站、2類DP主站和DP從站組合在一個硬件模塊中形成一個DP組合設備。實際上，這樣的設備是很常見的。一些典型的設備組合如下：1類DP主站與2類DP主站的組合DP從站與1類DP主站的組合（3）Set_Slave_Add6.4.3 DP設備之間的數據通信1DP通信關系和DP數據交換按PROFIBUS-DP協議，通信作業的發起者稱為請求方，而相應的通信伙

12、伴稱為響應方。表6-2列出了DP主站和DP從站的通信能力，按請求方和響應方分別列出。 6.4.3 DP設備之間的數據通信1DP通信關系和DP數表6-2 各類DP設備間的通信關系 功能/服務依據EN 50170DP-從站DP主站（1類）DP主站（2類）使用的SAP號使用的第2層服務RequRespRequRespRequRespData-Exchange MMO缺省SAPSRDRD-Inp MO56SRDRD_Outp MO57SRDSlave_Diag MMO60SRDSet_PrmMMO61SRDChk_Cfg MMO62SRDGet_Cfg MO59SRDGlobal_Control MM

13、O58SDNSet_Slave_AddOO55SRDM_M_CommunicationOOOO54SRD/SDNDPV1 Services OOO51/50SRD注：Requ=請求方，Resp=響應方，M=強制性功能，O=可選功能。表6-2 各類DP設備間的通信關系 功能/服務DP-現場總線技術2課件現場總線技術2課件2初始化階段，重啟動和用戶數據通信在DP主站可以與從站設備交換用戶數據之前，DP主站必須定義DP從站的參數并組態此從站。為此，DP主站首先檢查DP從站是否在總線上。如果是，則DP主站通過請求從站的診斷數據來檢查DP從站的準備情況。當DP從站報告它已準備好參數定義時，則DP主站裝載

14、參數集和組態數據。DP主站再請求從站的診斷數據以查明從站是否準備就緒。只有在這些工作完成后，DP主站才開始循環地與DP從站交換用戶數據。DP從站初始化階段的主要順序如圖6-13所示。2初始化階段，重啟動和用戶數據通信DP主站DP從站從站診斷請求（Slave_Diag）從站診斷響應從站參數請求(Set_Prm)確認檢查組態請求(Chk_Cfg)確認從站診斷請求(Slave_Diag)從站診斷響應DP從站在總線上并準備好參數分配和組態N分配從站參數組態從站DP從站準備好數據交換YN圖6-13 DP從站初始化階段的主要順序 DP主站DP從站從站診斷請求（Slave_Diag）從站診斷6.4.4 設備

15、數據庫文件（GSD）PROFIBUS設備具有不同的性能特征，特性的不同在于現有功能（即I/O信號的數量和診斷信息）的不同或可能的總線參數，如波特率和時間的監控不同。這些參數對每種設備類型和每家生產廠商來說均各有差別，為達到PROFIBUS簡單的即插即用配置，這些特性均在電子數據單中具體說明，有時稱為設備數據庫文件或GSD文件。GSD文件由生產廠商分別針對每一種設備類型準備并以設備數據庫清單的形式提供給用戶。 GSD分為以下三部分：（1）總體說明6.4.4 設備數據庫文件（GSD）PROFIBUS設備具包括廠商和設備名稱、軟硬件版本情況、支持的波特率、可能的監控時間間隔及總線插頭的信號分配。（2

16、）DP主設備相關規格包括所有只適用于DP主設備的參數（例如可連接的從設備的最多臺數或加載和卸載能力）。從設備沒有這些規定。（3）從設備的相關規格包括與從設備有關的所有規定（例如I/O通道的數量和類型、診斷測試的規格及I/O數據的一致性信息。所有PROFIBUS-DP設備的GSD文件均按PROFIBUS標準進行了符合性試驗，在PROFIBUS用戶組織的WWW Server中有GSD庫，可自由下載，網址為：http/。 包括廠商和設備名稱、軟硬件版本情況、支持的波特率、可能的監控6.5 PROFIBUS傳輸技術6.5.1 DP/FMS的RS-485傳輸技術和安裝要點1傳輸技術由于DP與FMS系統使

17、用了同樣的傳輸技術和統一的總線訪問協議，因而，這兩套系統可在同一根電纜上同時操作。RS-485傳輸是PROFIBUS最常用的一種傳輸技術，這種技術通常稱之為H2，采用的電纜是屏蔽雙絞線。 RS-485傳輸技術的基本特征有：（1）網絡拓撲：線性總線，兩端有有源的總線終端電阻；（3）介質：屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環境條件（EMC）；6.5 PROFIBUS傳輸技術6.5.1 DP/FM（4）站點數：每段32個站（不帶中繼），可多到127個站（帶中繼）；（5）插頭連接：最好使用9針D型插頭。2安裝要點全部設備均與總線連接，每個分段上最多可接32個站（主站或分段站），每段的頭和尾各有一個總線

18、終端電阻，確保操作運行不發生誤差。電纜最大長度取決于傳輸速率，如使用A型電纜，則傳輸速率與電纜長度的關系如表6-3所示。表6-3 傳輸速率與電纜長度的關系波特率/kbps 9.619.293.75187.5500150012000距離/段/m 1200120012001000400200100（4）站點數：每段32個站（不帶中繼），可多到127個站（帶6.5.2 PA的IEC1158-2傳輸技術和安裝要點1傳輸技術數據IEC1158-2的傳輸技術用于PROFIBUS-PA，能滿足石油、化工、冶金等行業的要求。它可保持其本征安全性，并通過總線對現場設備供電。IEC1158-2傳輸技術的特性：數據

19、傳輸：數字式、位同步、曼徹斯特編碼；傳輸速率：31.25kbps，電壓式；數據可靠性：前同步信號，采用起始和終止界定符避免誤差； 電纜：雙絞線，屏蔽式或非屏蔽式；6.5.2 PA的IEC1158-2傳輸技術和安裝要點1遠程電源供電：可選附件，通過數據線；防爆型：能進行本征及非本征安全操作；拓撲：總線形或樹形，或兩者相組合；站數：每段最多32個，總數最多為126個；中繼器：最多可擴展至4臺。2安裝要點（1）分段耦合器將IEC1158-2傳輸技術總線段與RS-485傳輸技術總線段連接。為現場設備的遠程電源供電，供電裝置可限制IEC1158-2總線的電流和電壓。（2）PROFIBUS-PA的網絡拓撲

20、有樹形和總線形結構，或是兩種拓撲的混合。遠程電源供電：可選附件，通過數據線；6.5.3 光纖傳輸技術PROFIBUS系統在電磁干擾很大的環境下應用時，可使用光纖導體以增加高速傳輸的距離；可使用兩種光纖導體，一種是價格低廉的塑料纖維導體，供距離小于50m情況下使用，另一種是玻璃纖維導體，供距離大于1km情況下使用。許多廠商提供專用總線插頭可將RS-485信號轉換成光纖信號或將光纖信號轉換成RS-485信號。 6.5.3 光纖傳輸技術PROFIBUS系統在電磁干擾很大6.6 Profibus 總線存取協議6.6 Profibus 總線存取協議現場總線技術2課件現場總線技術2課件現場總線技術2課件現

21、場總線技術2課件現場總線技術2課件6.7 從站通信控制器SPC36.7.1 ASICs介紹西門子為PLC之間簡單高速的數字通信提供用戶ASICs。下列的ASICs與微處理器結合可提供智能主站和從站的解決方案。ASPC2已經集成了第二層的大部分功能，但仍需要微處理器。可以支持12Mbaud總線。主要用于復雜的主站設計。SPC3由于集成了全部PROFIBUS_DP協議，有效地減輕了處理器的壓力，因此可用于12Mbaud總線。6.7 從站通信控制器SPC36.7.1 ASICs介6.7.2 功能簡介 SPC3為PROFIBUS智能從站提供了廉價的配置方案，可支持以下的處理器：Intel： 80C31，8086Siemens 80C166/165/167Motorola： HC11，HC16，HC916SPC3只集成了傳輸技術的部分功能，而沒有集成模擬功能（RS-485驅動器）、FDL（現場總線數據鏈路Fieldbus Data Link）傳輸協議。6.7.2 功能簡介 SPC3為PROFIBUS智能從站提SPC3內部集成了1.5kB的