现场总线控制系统（FCS）系列：Siemens ProfiBus_4.ProfiBusDP（分布式I-O）的应用.docx

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4.ProfiBusDP（分布式I/O）的应用

4.1ProfiBusDP的基本概念

ProfiBusDP（DistributedPeripherals）是一种用于连接分布式I/O设备的现场总线技术。它主要用于工业自动化领域，特别是在需要大量I/O点的大型控制系统中。ProfiBusDP采用了主从通信模式，其中主站负责管理和控制通信，从站设备则提供输入和输出信号。这种通信模式使得系统可以高效地进行数据交换，同时保持较低的通信开销。

4.2ProfiBusDP的通信协议

ProfiBusDP通信协议基于RS-485物理层标准，采用半双工、多点通信方式。其通信速率范围从9.6kbps到12Mbps，适用于各种工业环境。ProfiBusDP的通信帧结构包括以下几个部分：

帧头（FrameHeader）：包含控制字段、地址字段等。

数据字段（DataField）：包含实际的数据。

帧尾（FrameTail）：包含校验字段等。

ProfiBusDP协议支持多种报文类型，包括：

诊断报文（DiagnosticMessage）：用于设备状态的诊断。

参数化报文（ParameterizationMessage）：用于配置从站设备。

数据交换报文（DataExchangeMessage）：用于主站和从站之间的数据交换。

4.3ProfiBusDP的网络拓扑

ProfiBusDP支持多种网络拓扑结构，包括：

线性拓扑（LinearTopology）：从主站到从站依次连接，形成一条链路。

树形拓扑（TreeTopology）：从主站分叉出多个子链路，每个子链路可以连接多个从站。

环形拓扑（RingTopology）：从站设备形成一个闭合的环，适用于高可靠性要求的场合。

选择合适的网络拓扑结构可以提高系统的可靠性和可维护性。

4.4ProfiBusDP的主站和从站设备

在ProfiBusDP网络中，主站和从站设备是通信的基本单元。主站通常是由PLC（可编程逻辑控制器）或其他控制设备担任，从站设备则包括各种I/O模块、传感器、执行器等。

4.4.1主站设备

主站设备负责发起和管理通信，通常具有以下功能：

通信管理：控制通信过程，确保数据的准确传输。

数据处理：处理从站设备发送的数据，进行逻辑运算和控制决策。

故障诊断：检测网络中的故障，并进行相应的处理。

4.4.2从站设备

从站设备负责接收和发送数据，通常具有以下功能：

数据输入：从现场设备获取数据。

数据输出：将控制信号发送到现场设备。

参数配置：根据主站的指令进行设备参数的配置。

故障报告：向主站报告设备的故障状态。

4.5ProfiBusDP的配置和调试

ProfiBusDP网络的配置和调试是确保系统正常运行的关键步骤。通常使用一些专业的配置工具，如Siemens的Step7软件，来进行网络配置和设备调试。

4.5.1网络配置

网络配置主要包括以下步骤：

硬件连接：将主站和从站设备通过ProfiBus电缆进行连接。

地址分配：为每个从站设备分配唯一的地址，确保通信的唯一性。

参数设置：设置从站设备的通信参数，如波特率、数据格式等。

数据映射：定义主站和从站之间的数据交换关系，包括输入和输出数据的地址映射。

4.5.2设备调试

设备调试主要包括以下步骤：

通信测试：使用配置工具进行通信测试，确保主站和从站之间的通信正常。

参数验证：验证从站设备的参数设置是否正确。

数据验证：验证主站和从站之间的数据交换是否准确无误。

故障诊断：使用诊断工具检查网络中的故障，并进行相应的处理。

4.6ProfiBusDP在环境监测系统中的应用

ProfiBusDP在环境监测系统中的应用非常广泛，特别是在需要大量分布式I/O点的场合。以下是一个具体的例子，展示如何使用ProfiBusDP进行环境监测系统的配置和数据处理。

4.6.1系统概述

假设我们有一个环境监测系统，需要监测多个地点的温度、湿度和空气质量。系统包括一个主站PLC和多个从站设备，每个从站设备负责监测一个地点的数据。

4.6.2硬件连接

主站PLC：使用SiemensS7-1200PLC作为主站。

从站设备：使用SiemensET200MI/O模块作为从站设备。

ProfiBus电缆：使用ProfiBusDP电缆连接主站和从站设备。

4.6.3地址分配

为每个从站设备分配唯一的地址，例如：

从站1：地址01

从站2：地址02

从站3：地址03

4.6.4参数设置

使用Step7软件进行参数设置：

1.打开Step7软件，创建一个新的项目。

2.添加S7-1200PLC作为主站设备。

3.在网络