PROFIBUS-DP現場(chǎng)總線(xiàn)的結構及應用

3. PROFIBUS總線(xiàn)存取控制技術(shù)
PROFIBUS-DP、FMS、PA均采用一樣的總線(xiàn)存取控制技術(shù)，它是通過(guò)OSI參考模型第2層（數據鏈路層）來(lái)實(shí)現的，它包括保證數據可靠性技術(shù)及傳輸協(xié)議和報文處理。在PROFIBUS中，第2層稱(chēng)之為現場(chǎng)總線(xiàn)數據鏈路層（FDL，Fieldbus Data Link）。介質(zhì)存取控制（M A C， Medium Access Control）具體控制數據傳輸的程序，MAC必須確保在任何一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數據。PROFIBUS協(xié)議的設計要滿(mǎn)足介質(zhì)存取控制的兩個(gè)基本要求：

1）在復雜的自動(dòng)化系統（主站）間的通信，必須保證在確切限定的時(shí)間間隔中，任何一個(gè)站點(diǎn)要有足夠的時(shí)間來(lái)完成通信任務(wù)。
2）在復雜的程序控制器和簡(jiǎn)單的I/O設備（從站）間通信，應盡可能快速又簡(jiǎn)單地完成數據的實(shí)時(shí)傳輸。

因此PROFIBUS主站之間采用令牌傳送方式，主站與從站之間采用主從方式。令牌傳遞程序保證每個(gè)主站在一個(gè)確切規定的時(shí)間內得到總線(xiàn)存取權（令牌），令牌在所有主站中循環(huán)一周的最長(cháng)時(shí)間是事先規定的。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進(jìn)行。主站得到總線(xiàn)存取令牌時(shí)可依照主-從通信關(guān)系表與所有從站通信，向從站發(fā)送或讀取信息，也可依照主-主通信關(guān)系表與所有主站通信。所以可能有3種系統配置：純主-從系統、純主-主系統和混合系統。

在總線(xiàn)系統初建時(shí)，主站介質(zhì)存取控制MAC的任務(wù)是制定總線(xiàn)上的站點(diǎn)分配并建立邏輯環(huán)。在總線(xiàn)運行期間，斷電或損壞的主站必須從環(huán)中排除，新上電的主站必須加入邏輯環(huán)。第2層的另一重要工作任務(wù)是保證數據的高度完整性。PROFIBUS在第2層按照非連接的模式操作，除提供點(diǎn)對點(diǎn)邏輯數據傳輸外，還提供多點(diǎn)通信，包括廣播和選擇廣播功能。

4．PROFIBUS-DP基本功能
PROFIBUS-DP用于現場(chǎng)設備級的高速數據傳送，主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息?？偩€(xiàn)循環(huán)時(shí)間必須要比主站（PLC）程序循環(huán)時(shí)間短。除周期性用戶(hù)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(jìn)行組態(tài)、診斷和報警處理。

（1）PROFIBUS-DP基本特征
采用RS-485雙絞線(xiàn)、雙線(xiàn)電纜或光纜傳輸，傳輸速率從9.6kbps到12Mbps。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(xiàn)上最多站點(diǎn)（主-從設備）數為126。采用點(diǎn)對點(diǎn)（用戶(hù)數據傳送）或廣播（控制指令）通信。循環(huán)主-從用戶(hù)數據傳送和非循環(huán)主-主數據傳送?？刂浦噶钤试S輸入和輸出同步。同步模式為輸出同步；鎖定模式為輸入同步。

DP主站和DP從站間的循環(huán)用戶(hù)有數據傳送。各DP從站的動(dòng)態(tài)激活和可激活。DP從站組態(tài)的檢查。強大的診斷功能，三級診斷信息。輸人或輸出的同步。通過(guò)總線(xiàn)給DP從站賦予地址。通過(guò)總線(xiàn)對DP主站（DPM1）進(jìn)行配置，每DP從站的輸入和輸出數據最大為246字節。

所有信息的傳輸按海明距離HD=4進(jìn)行。DP從站帶看門(mén)狗定時(shí)器（Watchdog Timer）。對DP從站的輸入/輸出進(jìn)行存取保護。DP主站上帶可變定時(shí)器的用戶(hù)數據傳送監視。

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。如圖1所示為PROFIBUS-DP單主站系統，PLC作為主站。

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。如圖1所示，任何一個(gè)主站均可讀取DP從站的輸入／輸出映像，但只有一個(gè)DP主站允許對DP從站寫(xiě)入數據。