现场总线控制系统（FCS）系列：Siemens ProfiBus_（7）.ProfibusFMS协议详解.docx

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ProfibusFMS协议详解

ProfibusFMS协议概述

ProfibusFMS（FieldbusMessageSpecification）是Profibus协议的一部分，主要应用于复杂的自动化系统和工厂级通信。ProfibusFMS提供了一种灵活的通信方式，支持多种数据传输模式，包括循环数据传输、非循环数据传输和事件驱动数据传输。它主要用于高级控制和监控任务，如过程控制、顺序控制和运动控制等。

ProfibusFMS协议的特点

高级通信功能：支持复杂的数据结构和数据类型，适用于高级控制和监控任务。

灵活的通信模式：支持循环、非循环和事件驱动的数据传输模式，满足不同应用场景的需求。

强大的诊断功能：提供详细的诊断信息，便于故障排查和系统维护。

多主站支持：允许多个主站同时存在于同一个网络中，提高系统的可靠性和灵活性。

ProfibusFMS协议的应用场景

在纸浆和造纸工业控制系统中，ProfibusFMS协议常用于以下几个场景：

过程控制：实现生产线上的温度、压力、流量等参数的实时监控和控制。

顺序控制：管理生产线上的各个设备的启动、停止和切换等操作。

运动控制：控制纸机的各个运动部件，如卷取机、切割机等。

数据采集与分析：收集生产线上的各种数据，进行分析和优化，提高生产效率和质量。

ProfibusFMS协议的基本结构

物理层

ProfibusFMS的物理层采用RS-485标准，支持多点通信，传输速率范围从9.6kbit/s到12Mbit/s。物理层的主要任务是确保数据信号的可靠传输，减少干扰和噪声的影响。

数据链路层

数据链路层负责数据的传输和协议的实现。ProfibusFMS采用主从通信模式，主站负责发起通信，从站响应主站的请求。数据链路层的主要功能包括：

帧结构：定义了数据帧的格式，包括帧头、数据区和帧尾。

地址管理：每个设备都有一个唯一的地址，用于标识和寻址。

错误检测：通过校验和等机制确保数据传输的正确性。

流量控制：管理数据传输的速率和顺序，避免网络拥塞。

应用层

应用层定义了数据的格式和内容，支持多种数据类型和数据结构。ProfibusFMS应用层的主要功能包括：

数据传输：支持循环数据传输、非循环数据传输和事件驱动数据传输。

参数设置：允许对设备的参数进行远程设置和调整。

诊断信息：提供详细的诊断信息，帮助用户进行故障排查和系统维护。

设备管理：支持设备的在线检测、配置和维护。

ProfibusFMS协议的数据帧格式

帧结构

ProfibusFMS的数据帧由以下几个部分组成：

帧头：包含帧类型、地址信息、控制信息等。

数据区：包含实际的数据内容。

帧尾：包含校验和等错误检测信息。

帧类型

SDN（SendDataNon-cyclic）：非循环数据传输帧，用于主站向从站发送数据。

RDN（RequestDataNon-cyclic）：非循环数据请求帧，用于主站请求从站的数据。

SAC（SendAcknowledgementCyclic）：循环数据确认帧，用于确认循环数据传输。

SAC_N：非确认的循环数据传输帧，用于主站向从站发送循环数据。

RAC：循环数据请求帧，用于从站请求主站的循环数据。

地址信息

地址信息用于标识网络中的设备。每个设备都有一个唯一的地址，地址范围从0到127。地址信息包括：

源地址：发送帧的设备地址。

目标地址：接收帧的设备地址。

控制信息

控制信息用于管理数据帧的传输，包括帧类型、优先级、确认标志等。控制信息的格式如下：

帧类型：2位，标识帧的类型。

优先级：2位，标识帧的优先级。

确认标志：1位，标识是否需要确认。

校验和

校验和用于检测数据传输的错误。ProfibusFMS采用CRC（CyclicRedundancyCheck）校验和，确保数据的完整性和正确性。

ProfibusFMS协议的数据传输模式

循环数据传输

循环数据传输是一种定期的数据传输模式，通常用于实时监控和控制任务。主站按照预设的周期向从站发送数据，从站响应主站的请求。

循环数据传输的例子

假设我们有一条纸浆生产线，主站定期向从站发送温度数据，并从从站接收压力数据。以下是一个简单的代码示例，展示如何在主站和从站之间实现循环数据传输：

//主站代码示例

#includestdio.h

#includestdlib.h

#includestring.h

//定义帧结构

typedefstruct{

charframeType;//帧类型

charsourceAddr;//源地址

chartargetAddr;//目标地址

charcontrolInfo;//