PROFIBUS – DP

　　PROFIBUS – DP的DP即Decentralized Periphery。它具有高速低成本，用于設備級控制系統與分散式I/O的通信。它與PROFIBUS-PA(Process Automation )、PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )共同組成了PROFIBUS標準。

　　簡介

　　1.PROFIBUS –DP作用

　　于現場層的高速數據傳送。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發送輸出信息。總線循環時間必須要比主站(PLC)程序循環時間短。除周期性用戶數據傳輸外，PROFIBUS-DP還提供智能化設備所需的非周期性通信以進行組態.診斷和報警處理。

　　①傳輸技術：RS-485雙絞線.雙線電纜或光纜。波特率從9.6K bit/s到12M bit/s。

　　②總線存取：各主站間令牌傳遞，主站與從站間為主-從傳送。支持單主或多主系統。總線上最站點(主-從設備)數為126。

　　③通信：點對點(用戶數據傳送)或廣播(控制指令)。循環主-從用戶數據傳送和非循環主-主數據傳送。

　　④運行模式：運行.清除.停止。

　　⑤同步：控制指令允許輸入和輸出同步。同步模式：輸出同步;鎖定模式：輸入同步。

　　⑥功能：DP主站和DP從站間的循環用戶有數據傳送。各DP從站的動態激活和可激活。DP從站組態的檢查。強大的診斷功能，三級診斷診斷信息。輸入或輸出的同步。通過總線給DP從站賦予地址。通過部線對DP主站(DPM1)進行配置，每DP從站的輸入和輸出數據最大為246字節。

　　⑦可靠性和保護機制：所有信息的傳輸按海明距離HD=4進行。DP從站帶看門狗定時器(Watchdog Timer)。對DP從站的輸入/輸出進行存取保護。DP主站上帶可變定時器的用戶數據傳送監視。

　　⑧設備類型：第二類DP主站(DPM2)是可進行編程.組態.診斷的設備。第一類DP主站(DPM1)是中央可編程控制器，如PLC.PC等。DP從站是帶二進制值或模擬量輸入輸出的驅動器.閥門等.

　　(1)

　　①速率：在一個有著32個站點的分布系統中，PROFIBUS-DP對所有站點傳送512 bit/s 輸入和512bit/s輸出，在12Mbit/s時只需1毫秒。

　　② 診斷功能：經過擴展的PROFIBUS-DP診斷能對故障進行快速定位。診斷信息在總線上傳輸并由主站采集。診斷信息分三級：

　　·本站診斷操作：本站設備的一般操作狀態，如溫度過高.壓力過低。

　　·模塊診斷操作：一個站點的某具體I/O模塊故障。

　　·通過診斷操作：一個單獨輸入/輸出位的故障。

　　(2)

　　PROFIBUS-DP允許構成單主站或多主站系統。在同一總線上最多可連接126個站點。系統配置的描述包括：站數.站地址.輸入/輸出地址.輸入/輸出數據格式.診斷信息格式及所使用的總線參數。每個 PROFIBUS-DP系統可包括以下三種壞同類型設備：

　　① 一級DP主站(DPM1)：一級DP主站是中央控制器，它在預定的周期內與分散的站(如DP從站)交換信息。典型的DPM1如PLC或PC。

　　② 二級DP主站(DPM2)：二級DP主站是編程器.組態設備或操作面板，在DP系統組態操作時使用，完成系統操作和監視目的。

　　③ DP從站：DP從站是進行輸入和輸出信息采集和發送的外圍設備(I/O設備.驅動器.HMI.閥門等)。

　　④ 單主站系統：在總線系統的運行階段，只有一個活動主站。

　　⑤ 多主站系統：總線上連有多個主站。這些主站與各自從站構成相互獨立的子系統。每個子系統包括一個DPMI.指定的若干從站及可能的DPM2設備。任何一個主站均可讀取DP從站的輸入/輸出映象，但只有一個DP主站允許對DP從站寫入數據。

　　(3)

　　系統行為

　　系統行為主要取決于DPM1的操作狀態，這此狀態由本地或總線的配置設備所控制。主要有以下三種狀態：

　　·停止：在這種狀態下，DPM1和DP從站之間沒有數據傳輸。

　　·清除：在這種狀態下，DPM1讀取DP從站的輸入信息并使輸出信息保持在故障安全狀態。

　　·運行：在這種狀態下，DPM1處于數據傳輸階段,循環數據通信時，DPM1從DP站讀取輸入信息并向從站寫入輸出信息。

　　① DPM1設備在一個預先設定的時間間隔內，以有選擇的廣播方式將其本地狀態周期性地發送到每一個有關的DP從站。

　　② 如果在DPM1的數據傳輸階段中發生錯誤，DPM1將所有有關的DP從站的輸出數據立即轉入清除狀態，而DP從站將不在發送用戶數據。在次之后,DPM1轉入清除狀態。

　　(4)

　　DPM1和DP從站間的循環數據傳輸

　　DPM1和相關DP從站之間的用戶數據傳輸是由DPM1按照確定的遞歸順序自動進行。在對總線系統進行組態時，用戶對DP從站與DPM1的關系作出規定，確定哪些DP從站被納入信息交換的循環周期，哪些被排斥在外。

　　DMP1和DP從站之間的數據傳送分三個階段：參數設定.組態.數據交換。在參數設定階段，每個從站將自己的實際組態數據與從DPM1接受到的組態數據進行比較。只有當實際數據與所需的組態數據相匹配時，DP從站才進入用戶數據傳輸階段。因此，設備類型.數據格式.長度以及輸入輸出數量必須與實際組態一致。

　　(5)

　　DPM1和系統組態設備間的循環數據傳輸

　　除主-從功能外，PROFIBUS-DP允許主-主之間的數據通信，這些功能使組態和診斷設備通過總線對系統進行組態。

　　(6)

　　同步和鎖定模式

　　除DPM1設備自動執行的用戶數據循環傳輸外，DP主站設備也可向單獨的DP從站.一組從站或全體從站同時發送控制命令。這些命令通過有選擇的廣播命令發送的。使用這一功能將打開DP從站的同步及鎖定模式，用于DP從站的事件控制同步。

　　主站發送同步命令后，所選的從站進入同步模式。在這種模式中，所編址的從站輸出數據鎖定在當前狀態下。在這之后的用戶數據傳輸周期中，從站存儲接收到輸出的數據，但它的輸出狀態保持不變;當接收到下一同步命令時，所存儲的輸出數據才發送到外圍設備上。用戶可通過非同步命令退出同步模式。

　　鎖定控制命令使得編址的從站進入鎖定模式。鎖定模式將從站的輸入數據鎖定在當前狀態下，直到主站發送下一個鎖定命令時才可以更新。用戶可以通過非鎖定命令退出鎖定模式。

　　(7)

　　保護機制

　　對DP主站DPM1使用數據控制定時器對從站的數據傳輸進行監視。每個從站都采用獨立的控制定時器。在規定的監視間隔時間中，如數據傳輸發生差錯，定時器就會超時。一旦發生超時，用戶就會得到這個信息。如果錯誤自動反應功能“使能”，DPM1將脫離操作狀態，并將所有關聯從站的輸出置于故障安全狀態，并進入清除狀態。

　　2.擴展DP功能

　　DP擴展功能是對DP基本功能的補充，與DP基本功能兼容。

　　(1) DPM1與DP從站間非循環的數據傳輸。

　　(2) 帶DDLM讀和DDLM寫的非循環讀/寫功能，可 讀寫從站任何希望數據。

　　(3) 報警響應，DP基本功能允許DP從站用診斷信息向主站自發地傳輸事件，而新增的DDLM-ALAM-ACK功能被用來直接響應從DP從站上接收的報警數據。

　　(4) DPM2與從站間的非循環的數據傳輸。

　　3.電子設備數據文件(GSD)

　　為了將不同廠家生產的PROFIBUS產品集成在一起，生產廠家必須以GSD文件(電子設備數據庫文件)方式將這些品的功能參數(如I/O點數.診斷信息.波特率.時間監視等)。標準的GSD數據將通信擴大到操作員控制級。使用根據GSD所作的組態工具可將不同廠商生產的設備集成在同一總線系統中。

　　GSD文件可分為三個部分：

　　(1)總規范：包括了生產廠商和設備名稱.硬件和軟件版本.波特率.監視時間間隔.總線插頭指定信號。

　　(2)與DP有關的規范：包括適用于主站的各項參數，如允許從站個數.上裝/下裝能力。

　　(3)與DP從站有關的規范：包括了與從站有關的一切規范，如輸入/輸出通道數.類型.診斷數據等。

　　4.PROFIBUS-DP行規

　　PROFIBUS–DP協議明確規定了用戶數據怎樣在總線各站之間傳遞，但用戶數據的含義是在PROFIBUS行規中具體說明的。另外，行規還具體規定了PROFIBUS-DP如何用于應用領域。使用行規可使不同廠商所生產的不同設備互換使用，而工廠操作人員毋須關心兩者之間的差異。因為與應用有關的含義在行規中均作了精確的規定說明。下面是PROFIBUS-DP行規，括弧中數字是文件編號：

　　(1) NC/RC行規(3.052)

　　(2) 編碼器行規(3.062)

　　(3) 變速傳動行規(3.071)

　　(4) 操作員控制和過程監視行規(HMI)

　　5.PROFIBUS –DP 傳輸距離

　　Profibus的傳輸速率為96～12kbps最大傳輸距離在12kbps時為1000m，15Mbps時為400m，可用中繼器延長至10km。其傳輸介質可以是雙絞線，也可以是光纜，最多可掛接 127個站點。