PROFIBUS-DP.ppt

Profibus-DP 杨唐胜 9.1 ProfiBus通讯简介 9.2 S7-300PLC的ProfiBus通讯方法 9.3 多个S7-300之间的ProfiBUS通信实现 Profi-Net Profibus-DP 传输特点 介质：双绞线、光纤 传输速率9.6kb-12Mb 传输距离=1.2km 结构：总线或树形拓扑，有终端电阻 不归零差分编码，半双工异步传输 数据帧：短帧1字节，普通帧3-255字节 循环数据传输和非循环数据传输 Profibus-DP系统组成 1类主站 能对从站设置参数 可检查从站的通信接口配置 读取从站诊断报文 按预定协议与从站交换数据 能与2类主站通信 既可作为数据请求方（与从站），也可作为数据响应方（与2类主站） 2类主站 指一个编程器或一个管理设备，可以执行一组DP系统的管理与诊断功能 从站 Profibus-DP系统通信中的响应方，不能主动发送数据请求 有紧凑型从站和模块型从站 Profibus-DP的总线访问控制 总线访问控制要求 总线主站节点必须在确定的时间范围内获得足够的机会来处理其通信任务 主站与从站的数据交换必须快速且有很少的协议开销 混合总线访问控制机制：主站之间采用令牌控制，主站与从站采用主从控制方式。 令牌传递过程 连接到DP网络的主站按节点地址的升序组成一个逻辑令牌环。控制令牌从一个主站传递到下一个主站。令牌提供访问总线的权利，并通过令牌帧在主站间传递。具有HAS（highist address station)的主站将令牌传递给具有最低总线地址的主站，现成令牌环。 系统启动总线初始化阶段，总线访问控制通过辨认主站地址来建立令牌环，将主站地址都记录在活动主站表（LAS，List of Active Master Stations). 令牌术语 令牌循环时间：令牌经过所有主站节点轮转一次所需的时间 目标令牌时间：现场总线系统中令牌轮转一次所允许的最大时间 前驱站PS（Previous Station)：传递令牌给自己的站的地址 后继站NS(Next Station):将要传递令牌的目的站地址 图示令牌传递 主从数据通信 Profibus-DP的工作过程 Profibus-DP的工作过程 主站和从站初始化 总线上令牌的建立 与从站通信的初始化 用户的交换数据通信 主站和从站初始化 上电后，主站和从站进入Offline状态，执行自检。主站加载总线参数集，从站加载相应的诊断响应信息，主站开始监听总线令牌，从站等待主站对其设置参数 总线上令牌环的建立 主站准备好进入总线令牌环，处于听令牌状态。在一定时间内主站如果没有听到总线上有信号传递，就开始自己生成令牌并初始化令牌环。然后该主站做一次对全体可能主站地址的状态询问，根据收到应答结果确定活动主站表和本主站所辖站地址范围。LAS的形成即标志着令牌环初始化的完成 与从站通信的初始化 在主站可以与DP从站设备交换用户数据之前，主站必须设置DP从站的参数并配置此从站的通信接口。 主站通过请求从站的诊断数据来检查从站是否准备好 主站给从站设置参数数据并检查通信接口配置，从站予以确认 主站再次请求从站诊断数据以查明从站是否准备好进行用户数据交换 主站开始循环地与从站交换用户数据 DP系统的工作过程 用户的交换数据通信 Profibus-DP协议结构 Profibus-DP的协议结构 物理层：采用RS-485标准，规定了传输介质、物理连接和接口电气特性 数据链路层：在DP中称为总线数据链路层（FDL，Fieldbus Data Link Layer)，包括MAC和FLC（Fieldbus Link Control), FLC向上层提供服务存取点的管理和数据缓存 用户层：包括直接数据链路映射（DDLM，Directory Data Mapper)、DP的基本功能、扩展功能以及设备行规。DDLM提供提供方便访问FDL的接口，设备行规是对用户数据含义的具体说明，规定了各种应用系统和设备的行为特性。 Profibus-DP的物理层规范 支持双绞线和光纤，以下讲解双绞线要求 RS-485的9针D型接口 DP系统传输速率与传输距离 多个DP站接口连接 Profibus-DP数据链路层规范 帧字符和帧格式 FDL的四种服务 以令牌传输为核心的总线访问控制体系 帧字符 帧字符11位：开始位0+8字符位+1偶校验+1停止位 帧格式 帧控制字节 帧功能码 控制帧中FCB和FCV的作用 扩展帧 报文循环 在DP总线上一次报文循环过程包括主动帧和应答/回答帧的传输。 报文循环 FDL的四种服务 FDL可以为其用户，也就是为FDL的上一层提供4种服务：发送数据需应答SDA；发送数据无需应答SDN；发送请求数据须应答SRD；循环发送且请求数据须应答C