PROFIBUS-DP

PROFIBUS-DP

PROFIBUS – DP的DP即Decentralized Periphery。它具有高速低成本,用於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。

基本信息

行規

PROFIBUS–DP協定明確規定了用戶數據怎樣在匯流排各站之間傳遞,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如何用於套用領域。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。因為與套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,括弧中數字是檔案編號:

(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)

傳輸距離

Profibus的傳輸速率為9.6K~12Mbps,最大傳輸距離在9.6K~187.5Kbps時為1000m,500Kbps時為400m,1500Kbps時為200m,3000K~12000Kbps時為100m,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。

Profibus是作為德國國家標準DIN 19245和歐洲標準prEN 50170的現場匯流排。ISO/OSI模型也是它的參考模型。由Profibus -Dp、Profibus -FMS、Profibus-PA組成了Profibus系列。DP型用於分散外設間的高速傳輸,適合於加工自動化領域的套用。FMS意為現場信息規範,適用於紡織、樓宇自動化、可程式控制器、低壓開關等一般自動化,而PA則是用於過程自動化的匯流排類型,它遵從IEC1158-2標準。該項技術是由西門子公司為主的十幾家德國公司、研究所共同推出的。它採用了OSI模型的物理層、數據鏈路層,由這兩部分形成了其標準第一部分的子集,DP型隱去了3~7層,而增加了直接數據連線擬合作為用戶接口,FMS型只隱去第3~6層,採用了套用層,作為標準的第二部分。PA型的標準如今還處於制定過程之中,其傳輸技術遵從IEC1158-2 (1 )標準,可實現匯流排供電與本質安全防爆。

Profibus支持主-從系統、純主站系統、多主多從混合系統等幾種傳輸方式。主站具有對匯流排的控制權,可主動傳送信息。對多主站系統來說,主站之間採用令牌方式傳遞信息,得到令牌的站點可在一個事先規定的時間內擁有匯流排控制權,共事先規定好令牌在各主站中循環一周的最長時間。按Profibus的通信規範,令牌在主站之間按地址編號順序,沿上行方向進行傳遞。主站在得到控制權時,可以按主—從方式,向從站傳送或索取信息,實現點對點通信。主站可採取對所有站點廣播 (不要求應答),或有選擇地向一組站點廣播。

擴展功能

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) 報警回響,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功能被用來直接回響從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。

數據檔案

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檔案(電子設備資料庫檔案)方式將這些產品的功能參數(如I/O點數.診斷信息.波特率.時間監視等)儲存起來。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匯流排系統中。

GSD檔案可分為三個部分:

(1)總規範:包括了生產廠商和設備名稱.硬體和軟體版本.波特率.監視時間間隔.匯流排插頭指定信號。

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

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

3 GSD檔案格式

GSD檔案是ASCII檔案.可以用任何一種ASCII編輯囂編輯 如計事本、UltraEdit等,也可使用PROFIBus用戶組織提供的編輯程式GSDEdit。GSD檔案是由若干行組成,每行都用一個關鍵字開頭,包括關鍵字及參數(無符號數或字元串)兩部分。GSD檔案中的關鍵字可以是標準關鍵字(在PROFIBUS標準中定義)或自定義關鍵字。標準關鍵字可以被PROFIBUS的任何組態工具所識別,而自定義關鍵字只能被特定的組態工具識別。

一個GSD檔案的例子如下。

#Profibus DP ;DP設備的GSD檔案均以此關鍵存在

GSD Revision=1 ;GSD檔案版本

VendorName="Meglev" ;設備製造商

Model Name="DP Slave" ;產品名稱

Revision="Version 01" ;產品版本

RevisionNumber=01 ;產品版本號(可選)

IdemNumber=0x01 ;產品識別號

ProtocoI Ident=0 ;協定類型(表示DP)

StationType=0 ;站類型(0表示從站)

FMS Supp=0 ;不支持FMS.純DP從站

Hardware Realease="HW1.0" ;硬體版本

Soltware Realease="SWl.0" ;軟體版本

9.6 supp=1 ;支持9.6kbps波特率

19.2 supp=l ;支持19.2kbps波特率

MaxTsdr 9.6=60 ;9.6kbps時最大延遲時間

MaxTsdrl9.2=60 ;19.2kbps時最大延遲時間

RepeaterCtrl sig=0 ;不提供RTS信號

24VPins=0 ;不提供24V電壓

Implementation Type="SPC3" ;採用的解決方案

FreezeMode Supp=0 ;不支持鎖定模式

SyncMode Supp=0 ;不支持同步模式

AutoBaud Supp=l ;支持自動波特率檢測

Set SlaveAdd Supp=0 ;不支持改變從站地址

Fail Safe=0 ;故障安全模式類型

MaxUser PrmDataLen=0 ;最大用戶參數數據長度(0-237)

Usel prmDataLen=0 ;用戶參數長度

Min Slave Imervall=22 ;最小從站回響循環間隔

Modular Station=l ;是否為模組站

MaxModule=l ;從站最大模組數

MaxInput Len=8 ;最大輸入數據長度

MaxOutput Len=8 ;最大輸出數據長度

MaxData Len=16 ;最大數據的長度(輸入輸出之和)

MaxDiagData Len=6 ;最大診斷數據長度(6~244)Slave

Family=3 ;從站類型

Module=“Modulel”0x23,0x13;;模組1,輸入輸出各4位元組

EndModule

Module="Module2"0x27,0x17;;模組2.輸入輸出各8位元組

EndModule

作用

用於現場層的高速數據傳送。主站周期地讀取從站的輸入信息並周期地向從站傳送輸出信息。匯流排循環時間必須要比主站(PLC)程式循環時間短。除周期性用戶數據傳輸外,PROFIBUS-DP還提供智慧型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匯流排存取: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。匯流排上最多站點(主-從設備)數為126。Profibus的理論地址範圍:0~127(127為廣播地址)。最多可用32個主站,總的站數可達127個(多主)。

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。通過匯流排給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244位元組。

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)是中央可程式控制器,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;同時也可以是智慧型從站,即從站支持可程式,一般智慧型從站即另外一個PLC主機。

速率診斷

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。診斷信息在匯流排上傳輸並由主站採集。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。

·模組診斷操作:一個站點的某具體I/O模組故障。

·通過診斷操作:一個單獨輸入/輸出位的故障。

構成系統

PROFIBUS-DP允許構成單主站或多主站系統。在同一匯流排上最多可連線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匯流排參數。每個PROFIBUS-DP系統可包括以下三種不同類型設備:

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採集和傳送的外圍設備(I/O設備.驅動器.HMI.閥門等)。

④單主站系統:在匯流排系統的運行階段,只有一個活動主站。

⑤ 多主站系統:匯流排上連有多個主站。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。

系統行為

系統行為主要取決於DPM1的操作狀態,這此狀態由本地或匯流排的配置設備所控制。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從站的輸入信息並使輸出信息保持在故障安全狀態。

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

①DPM1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傳送到每一個有關的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從站將不在傳送用戶數據。在次之後,DPM1轉入清除狀態。

循環數據

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。在對匯流排系統進行組態時,用戶對DP從站與DPM1的關係作出規定,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。

組態設備

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匯流排對系統進行組態。

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傳送控制命令。這些命令通過有選擇的廣播命令傳送的。使用這一功能將打開DP從站的同步及鎖定模式,用於DP從站的事件控制同步。

主站傳送同步命令後,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。在這之後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傳送到外圍設備上。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,直到主站傳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。

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。每個從站都採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,定時器就會逾時。一旦發生逾時,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,並將所有關聯從站的輸出置於故障安全狀態,並進入清除狀態。

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們