基金会现场总线，是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术。屈于用户的压力，这两大集团于1994年9月合并，成立了现场总线基金会，致力于开发出国际上统一的现场总线协议。基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率。H1的传输速率为31.25 kbit/s，通信距离可达1900 m，可支持总线供电，支持本质安全防爆环境。H2总线标准也已形成。......
2023-11-22
PROFIBUS-DP：现场总线应用技术
【摘要】：PROFIBUS-DP用于现场层的高速数据传输。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供了强有力的诊断和配置功能，数据通信是由主机和从机进行监控的。系统配置PROFIBUS-DP允许构成单主站或多主站系统，这就为系统配置组态提供了高度的灵活性。
PROFIBUS-DP用于现场层的高速数据传输。主站周期地读取从站的输入信息并周期性地向从站发送输出信息，总线循环时间必须要比主站（PLC）程序循环时间短，除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理。
1.PROFIBUS-DP的基本功能
中央控制器周期地读取从设备的输入信息并周期地向从设备发送输出信息，总线循环时间必须要比中央控制的程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供了强有力的诊断和配置功能，数据通信是由主机和从机进行监控的。
PROFIBUS-DP的基本功能如下：
（1）传输技术
1）RS-485双绞线或光缆。
2）波特率为9.6 kbit/s～12 Mbit/s。
（2）总线存取
1）各主站间为令牌传输，主站与从站间为主-从传输。
2）支持单主或多主系统。
3）主-从设备，总线上最多站点数为126个。
（3）功能
1）DP主站和DP从站间的循环用户数据传输。
2）各DP从站的动态激活和撤销。
3）DP从站组态的检查。
4）强大的诊断功能，三级诊断信息。
5）输入或输出的同步。
6）通过总线给DP从站赋予地址。
7）通过总线对DP主站（DPM1）进行配置。
8）每个DP从站最大为246B的输入和输出数据。
（4）设备类型
1）第二类DP主站（DPM2）：可编程、可组态、可诊断的设备。
2）第一类DP主站（DPM1）：中央可编程控制器，如PLC、PC等。
（5）诊断功能
经过扩展的PROFIBUS-DP诊断功能是对故障进行快速定位，诊断信息在总线上传输并由主站收集，这些诊断信息分为3类：
1）本站诊断操作：诊断信息表示本站设备的一般操作状态，如温度过高，电压过低。
2）模块诊断操作：诊断信息表示一个站点的某具体I/O模块出现故障（如8位的输出模块）。
3）通道诊断操作：诊断信息表示一个单独的输入输出位的故障（如输出通道7短路）。
（6）系统配置
PROFIBUS-DP允许构成单主站或多主站系统，这就为系统配置组态提供了高度的灵活性。系统配置的描述包括站点数目、站点地址和输入输出数据的格式，诊断信息的格式以及所使用的总体参数。
输入和输出信息量大小取决于设备形式，目前允许的输入和输出信息，最多不超过246B。(www.chuimin.cn)
单主站系统中，在总线系统操作阶段，只有一个活动主站。
多主站配置中，总线上的主站与各自的从站构成相互独立的子系统或者作为网上的附加配置和诊断设备。任何一个主站均可读取DP从站的输入输出映像，但只有一个主站（在系统配置时指定的DPM1）可对DP从站写入输出数据，多主站系统的循环时间要比单主站系统长。
（7）运行模式
PROFIBUS-DP规范包括了对系统行为的详细描述以保证设备的互换性，系统行为主要取决于DPM1的操作状态，这些状态由本地或总体的配置设备所控制，主要有以下3种状态：
1）运行：输入和输出数据的循环传输。DPM1由DP从站读取输入信息并向DP从站写入输出信息。
2）清除：DPM1读取DP从站的输入信息并使输出信息保持为故障-安全状态。
3）停止：只能进行主-主数据传输，DPM1和DP从站之间没有数据传输。
DPM1设备在一个预先设定的时间间隔内以有选择的广播方式，将其状态发送到每一个DP的有关从站。如果在数据传输阶段中发生错误，系统将做出反应。
（8）通信
1）点对点（用户数据传输）或广播（控制指令）。
2）循环主-从用户数据传输和非循环主-主数据传输。
用户数据在DPM1和有关DP从站之间的传输由DPM1按照确定的递归顺序自动执行，在对总体系统进行配置时，用户对从站与DPM1的关系做出规定并确定哪些DP从站被纳入信息交换的循环周期，哪些被排除在外。
DPM1和DP从站之间的数据传输分为3个阶段：参数设定、组态配置和数据交换。
除主-从功能外，PROFIBUS-DP允许主-主之间的数据通信，见表6-10。这些功能可使配置和诊断设备通过总线对系统进行配置组态。
表6-10 PROFIBUS-DP主-主功能
注：M：强制性功能；O：可选功能。
除加载和卸载功能外，主站之间的数据交换通过改变DPM1的操作状态对DPM1与各个DP从站间的数据交换进行动态的使能或禁止。
（9）同步
1）控制指令允许输入和输出的同步。
2）同步模式：输出同步。
3）锁定模式：输入同步。
（10）可靠性和保护机制
1）所有信息的传输在汉明距离HD＝4进行。
2）DP从站带看门狗定时器。
3）DP从站的输入输出存取保护。
4）DP主站上带可变定时器的用户数据传输监视。
2.PROFIBUS-DP的扩展功能
DP扩展功能允许非循环的读写功能并中断并行于循环数据传输的应答。另外，对从站参数和测量值的非循环存取可用于某些诊断或操作员控制站（二类主机，DPM2）。有了这些扩展功能，PROFIBUS-DP可满足某些复杂设备的要求，例如过程自动化的现场设备、智能化操作设备和变频器等，这些设备的参数往往在运行期间才能确定，而且与循环性测量值相比很少有变化。因此与高速周期性用户数据传输相比，这些参数的传输具有低优先级。
DP扩展功能可选，与DP基本功能兼容。DP扩展实现通常采用软件更新的办法。
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2023-11-22
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