PROFIBUS-DP現場(chǎng)總線(xiàn)詳解

　　每個(gè)PROFIBUS-DP系統包括3種類(lèi)型設備：第一類(lèi)DP主站(DPM1)、第二類(lèi)DP主站(DPM2)和DP從站。DPM1是是中央控制器，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、PC等;DPM2是編程器、組態(tài)設備或操作面板，在DP系統組態(tài)操作時(shí)使用，完成系統操作和監視目的;DP從站是進(jìn)行輸入和輸出信息采集和發(fā)送的外圍設備，是帶二進(jìn)制值或模擬量輸入輸出的I/O設備、驅動(dòng)器、閥門(mén)等。

　　經(jīng)過(guò)擴展的PROFIBUS-DP診斷能對故障進(jìn)行快速定位。診斷信息在總線(xiàn)上傳輸并由主站采集。診斷信息分3級：本站診斷操作，即本站設備的一般操作狀態(tài)，如溫度過(guò)高、壓力過(guò)低;模塊診斷操作，即一個(gè)站點(diǎn)的某具體I/O模塊故障;通道診斷操作，即一個(gè)單獨輸人/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(xiàn)上最多可連接126個(gè)站點(diǎn)。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(xiàn)參數。

　　PROFIBUS-DP單主站系統中，在總線(xiàn)系統運行階段，只有一個(gè)活動(dòng)主站。

　　PROFIBUS-DP多主站系統中總線(xiàn)上連有多個(gè)主站?？偩€(xiàn)上的主站與各自從站構成相互獨立的子系統。

　　(3)PROFIBUS-DP系統行為

　　PROFIBUS-DP系統行為主要取決于DPM1的操作狀態(tài)，這些狀態(tài)由本地或總線(xiàn)的配置設備所控制，主要有運行、清除和停止3種狀態(tài)。在運行狀態(tài)下，DPM1處于輸入和輸出數據的循環(huán)傳輸，DPM1從DP從站讀取輸入信息并向DP從站寫(xiě)入輸出信息;在清除狀態(tài)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(tài);在停止狀態(tài)下，DPM1和DP從站之間沒(méi)有數據傳輸。

　　DPM1設備在一個(gè)預先設定的時(shí)間間隔內，以有選擇的廣播方式將其本地狀態(tài)周期性地發(fā)送到每一個(gè)有關(guān)的DP從站。如果在DPM1的數據傳輸階段中發(fā)生錯誤，DPM1將所有相關(guān)的DP從站的輸出數據立即轉入清除狀態(tài)，而DP從站將不再發(fā)送用戶(hù)數據。在此之后，DPM1轉入清除狀態(tài)。

　　(4)DPM1和DP從站間的循環(huán)數據傳輸

　　DPM1和相關(guān)DP從站之間的用戶(hù)數據傳輸是由DPM1按照確定的遞歸順序自動(dòng)進(jìn)行。在對總線(xiàn)系統進(jìn)行組態(tài)時(shí)，用戶(hù)對DP從站與DPM1的關(guān)系作出規定，確定哪些DP從站被納入信息交換的循環(huán)周期，哪些被排斥在外。

　　DMPI和DP從站之間的數據傳送分為參數設定、組態(tài)和數據交換3個(gè)階段。在參數設定階段，每個(gè)從站將自己的實(shí)際組態(tài)數據與從DPM1接受到的組態(tài)數據進(jìn)行比較。只有當實(shí)際數據與所需的組態(tài)數據相匹配時(shí)，DP從站才進(jìn)入用戶(hù)數據傳輸階段。因此，設備類(lèi)型、數據格式、長(cháng)度以及輸入/輸出數量必須與實(shí)際組態(tài)一致。

　　(5)DPM1和系統組態(tài)設備間的循環(huán)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(tài)和診斷設備通過(guò)總線(xiàn)對系統進(jìn)行組態(tài)。

　　(6)同步和鎖定模式

　　除DPM1設備自動(dòng)執行的用戶(hù)數據循環(huán)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(shí)發(fā)送控制命令。這些命令通過(guò)有選擇的廣播命令發(fā)送的。使用這一功能將打開(kāi)DP從站的同級鎖定模式，用于DP從站的事件控制同步。

　　主站發(fā)送同步命令后，所選的從站進(jìn)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(tài)下。在這之后的用戶(hù)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(tài)保持不變;當接收到下一同步命令時(shí)，所存儲的輸出數據才發(fā)送到外圍設備上。用戶(hù)可通過(guò)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(jìn)入鎖定模式。鎖定模式將從站的輸入數據鎖定在當前狀態(tài)下，直到主站發(fā)送下一個(gè)鎖定命令時(shí)才可以更新。用戶(hù)可以通過(guò)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(shí)器對從站的數據傳輸進(jìn)行監視。每個(gè)從站都采用獨立的控制定時(shí)器，在規定的監視間隔時(shí)間中，如數據傳輸發(fā)生差錯，定時(shí)器就會(huì )超時(shí)，一旦發(fā)生超時(shí)，用戶(hù)就會(huì )得到這個(gè)信息。(http://www.diangon.com/版權所有)如果錯誤自動(dòng)反應功能“使能”， DPM1將脫離操作狀態(tài)，并將所有關(guān)聯(lián)從站的輸出置于故障安全狀態(tài)，并進(jìn)入清除狀態(tài)。

　　5. PROFIBUS控制系統的幾種形式

　　根據現場(chǎng)設備是否具備PROFIBUS接口，控制系統的配置有總線(xiàn)接口型、單一總線(xiàn)型、混合型3種形式。

　　(1)總線(xiàn)接口型 現場(chǎng)設備不具備 PROFIBUS接口，采用分散式I/O作為總線(xiàn)接口與現場(chǎng)設備連接。這種形式在應用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)初期容易推廣。如果現場(chǎng)設備能分組，組內設備相對集中，這種模式會(huì )更好地發(fā)揮現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

　　(2)單一總線(xiàn)型 現場(chǎng)設備都具備PROFIBUS接口，這是一種理想情況?？墒褂矛F場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，實(shí)現完全的分布式結構，可充分獲得這一先進(jìn)技術(shù)所帶來(lái)的的利益。新建項目若能具有這種條件，就目前來(lái)看，這種方案設備成本會(huì )較高。

　　(3)混合型 現場(chǎng)設備部分具備PROFIBUS接口，這將是一種相當普遍的情況。這時(shí)應采用PROFIBUS現場(chǎng)設備加分散式I/O混合使用的辦法。無(wú)論是舊設備改造還是新建項目，希望全部使用具備PROFIBUS接口現場(chǎng)設備的場(chǎng)合可能不多，分散式I/O可作為通用的現場(chǎng)總線(xiàn)接口，是一種靈活的集成方案。

　　根據實(shí)際應用需要及經(jīng)費情況，通常有以下6種結構類(lèi)型：

　　(1)結構類(lèi)型1 以PLC或控制器做1類(lèi)主站，不設監控站，但調試階段配置一臺編程設備。這種結構類(lèi)型，PLC或控制器完成總線(xiàn)通信管理、從站數據讀寫(xiě)、從站遠程參數化工作。

　　(2)結構類(lèi)型2 以PLC或控制器做1類(lèi)主站，監控站通過(guò)串口與PLC一對一的連接。這種結構類(lèi)型，監控站不在PROFIBUS網(wǎng)上，不是2類(lèi)主站，不能直接讀取從站數據和完成遠程參數化工作。監控站所需的從站數據只能從PLC控制器中讀取。

　　(3)結構類(lèi)型3 以PLC或其它控制器做1類(lèi)主站，監控站(2類(lèi)主站)連接PROFIBUS總線(xiàn)上。這種結構類(lèi)型，監控站在PROFIBUS網(wǎng)上作為2類(lèi)主站，可完成遠程編程、參數化及在線(xiàn)監控功能。

　　(4)結構類(lèi)型4 使用PC機加PROFIBUS網(wǎng)卡做1類(lèi)主站，監控站與1類(lèi)主站一體化。這是一個(gè)低成本方案，但PC機應選用具有高可靠性、能長(cháng)時(shí)間連續運行的工業(yè)級PC機。對于這種結構類(lèi)型，PC機故障將導致整個(gè)系統癱瘓。另外，通信廠(chǎng)商通常只提供一個(gè)模板的驅動(dòng)程序，總線(xiàn)控制、從站控制程序、監控程序可能要由用戶(hù)開(kāi)發(fā)，因此應用開(kāi)發(fā)工作量可能會(huì )較大。

　　(5)結構類(lèi)型5 堅固式PC機(OMOPACT COMPUTER)+PROFIBUS網(wǎng)卡十SOFTPLC的結構形式。由于采用堅固式PC機(COMOPACT COMPUTER)，系統可靠性將大大增強，足以使用戶(hù)信服。但這是一臺監控站與1類(lèi)主站一體化控制器工作站，要求它的軟件完成如下功能：主站應用程序的開(kāi)發(fā)、編輯、調試，執行應用程序，從站遠程參數化設置，主/從站故障報警及記錄，監控程序的開(kāi)發(fā)、調試，設備在線(xiàn)圖形監控、數據存儲及統計、報表等。

　　近來(lái)出現一種稱(chēng)為SOFTPLC的軟件產(chǎn)品，是將通用型PC機改造成一臺由軟件(軟邏輯)實(shí)現的PLC。這種軟件將PLC的編程(IECll31)及應用程序運行功能和操作員監控站的圖形監控開(kāi)發(fā)、在線(xiàn)監控功能集成到一臺堅固式PC機上，形成一個(gè)PLC與監控站一體的控制器工作站。

　　(6)結構類(lèi)型6 使用兩級網(wǎng)絡(luò )結構，這種方案充分考慮了未來(lái)擴展需要，比如要增加幾條生產(chǎn)線(xiàn)即擴展出幾條DP網(wǎng)絡(luò )，車(chē)間監控要增加幾個(gè)監控站等，都可以方便進(jìn)行擴展。采用了兩級網(wǎng)絡(luò )結構形式，充分考慮了擴展余地。