PROFIBUS-DP网络.doc

PROFIBUS-DP网络 本文来源： 编码器技术咨询电话：021-5413 6071 摘　要：介绍PROFIBUS-DP及采用它的通信接口模块构建的 纯主从方式通信的现场总线网络，通过专用组网工具SYCON实现了网络组态；并以小型锅炉 为应用对象，实现了对各被控对象的监控。　0引言　　现场总线PROFIBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS ［1］：　　(1)PROFIBUS-DP：用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。它的设计旨在用于设备一级的 高速数据传送。(2)PROFIBUS-PA：专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并有本 质安全规范。 (3)PROFIBUS-FMS：用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主从网络。　　其中，PROFIBUS-DP采用OSI参考模型中的第1层，第2层和用户接口。用户接口规定了用户 及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同的PROFIBUS-DP设备的设备 行为；物理层传输使用RS485标准，这种结构保证了通信的实时性和系统实现的低成本性。 协议结构见图1。 　　PROFIBUS-DP系统可由以下3类设备组成： (1)一级DP主站(DPM1)：一级DP主站是中央控制器，它在预定的信息周期内与分散的站(如DP 从站)交换信息。 (2)二级DP主站(DPM2)：二级DP主站是编程器、组态设备或操作面板，在DP系统组态操作时 使用，完成系统操作和监视目的。 (3)DP从站：DP从站是进行输入和输出信息采集和发送的外围设备。　　PROFIBUS-DP支持单主站或多主站系统，各主站之间传送令牌，主站与从站之间传送数据， 这就为系统配置组态提供了高度灵活性。主站通过获取令牌获得访问权，在令牌持有期间内 可进行操作，按照主站与主站和主站与从站通信关系表与其他主站和从站通信。主站与从站 之间的周期性数据传输采用主从方式，主站向从站发送或索取信息［2］。单主站系 统中，在总线系统的运行阶段，只有一个活动主站。　　PROFIBUS-DP数据链路层提供以下传输服务：　　(1)发送要求确认的报文(SRD服务)：向某个从站发送报文，要求从站确认。 (2)不要求确认的广播报文(SND服务)：向一组从站发送报文，启动相应的SDN服务， 不要求从站确认。 1PROFIBUS-DP的通信原理　　在PROFIBUS-DP系统中，DPM1和相关DP从站之间的用户数据传输由DPM1按照确定的递归顺序 自动进行。在对总线系统进行组态时，用户对DP从站与DPM1的关系做出规定，确定哪些DP从 站被纳入信息交换的循环周期，哪些被排斥在外。　　DPM1和DP从站之间的数据传送分三个阶段：参数设定、组态、数据交换。在参数设定阶段， 每个从站将自己的实际组态数据与从DPM1接收到的组态数据进行比较。只有当实际数据与所 需的组态数据相匹配时，DP从站才进入用户数据传输阶段。因此，设备类型、数据格式、长 度以及输入输出数量必须与实际组态一致。在实际系统中，要使主站节点和各从站之间 能够实现正确的网络通信，必须对网络进行配置，规定主站与从站的关系，确定哪些从站 被纳入信息交换周期，然后将网络配置信息下载到PROFIBUS-DP主站中去。　　PROFIBUS设备具有不同的性能特征(现有功能的不同或可能的总线参数的不同)，这些参数对 每种设备类型和每个生产厂来说均各有差别。要使PROFIBUS能够实现简单的即插即用配置， 需要将这些特性在设备数据库(GSD)中具体说明。GSD文件由生产厂商分别针对每一种设备类 型准备并以设备数据库清单的形式提供给用户。这种文件格式便于读出任何一种PROFIBUS DP设备的设备配置信息，在组态总线系统时自动使用这些信息；系统自动地对 与整个系统有关的数据输入误差和前后一致性进行检查核对。 2PROFIBUS-DP通信在锅炉系统中的应用设计　　以一个小型锅炉系统为例，采用PROFIBUS-DP纯主—从方式通信，设 计5个PROFIBUS-DP从站节点，分别监控系统中各个被控对象：第一个从站节点实 现对锅炉温度的控制和测量，第二个从站节点实现对进口流量的测量，第三个从站节点实现 对炉内液位的控制和测量，第四个从站节点实现对夹层温度的测量，第五个从站节点实现对 出口压力的测量。2.1系统硬件配置　　本系统主要由主站节点(一类主站)、现场智能单元(DP从站)组成一个分布式网络数据监控 系统，系