现场总线控制系统（FCS）系列：Siemens ProfiBus_（5）.ProfibusDP协议详解.docx

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ProfibusDP协议详解

ProfibusDP概述

ProfibusDP（DistributedPeripherals）是Profibus系列中的一个子集，主要用于现场设备与控制器之间的通信。它是一种高速、低成本的通信协议，适用于工业自动化中的分布式I/O系统。ProfibusDP的主要特点包括：

高速传输：ProfibusDP的传输速率为9.6kbit/s到12Mbit/s。

简单的总线结构：支持主从站结构，每个总线段最多可连接127个设备。

实时性：具有较低的通信延迟，适用于实时控制应用。

灵活性：可以方便地添加或删除设备，支持热插拔。

兼容性：与多种现场设备和控制器兼容，广泛应用于各种工业领域。

ProfibusDP通信模型

1.通信层

ProfibusDP采用OSI模型的第1、2、7层，具体如下：

物理层（Layer1）：定义了传输介质和信号特性，支持RS-485和光纤通信。

数据链路层（Layer2）：负责数据的传输和错误检测，使用令牌传递和主从站通信方式。

应用层（Layer7）：定义了数据的格式和协议，用于设备间的通信和数据交换。

2.主从站结构

ProfibusDP网络中，设备分为两类：主站（Master）和从站（Slave）。

主站：通常是PLC（可编程逻辑控制器）或其他高级控制器，负责网络的管理和数据的请求。

从站：通常是传感器、执行器或I/O模块，响应主站的请求，提供数据或执行命令。

3.通信模式

ProfibusDP支持以下几种通信模式：

循环数据交换：主站按照固定的周期向从站发送请求，从站响应这些请求。

报文请求：主站根据需要随时向从站发送请求，从站响应这些请求。

中断数据交换：从站在特定事件发生时向主站发送中断报文，主站响应中断。

ProfibusDP报文格式

1.基本报文格式

ProfibusDP的报文格式包括以下几个部分：

帧头（FrameHeader）：包含源地址、目的地址、控制字节等信息。

数据字段（DataField）：包含实际的通信数据。

帧尾（FrameTrailer）：包含校验码等信息。

2.控制字节

控制字节包含了报文类型、优先级、传输方向等信息。具体位定义如下：

bit76543210

|T0|T1|R0|R1|S0|S1|F0|F1|

T0/T1：报文类型

00：数据报文

01：诊断报文

10：控制报文

11：保留

R0/R1：优先级

00：低优先级

01：中优先级

10：高优先级

11：保留

S0/S1：传输方向

00：从主站到从站

01：从从站到主站

10：保留

11：保留

F0/F1：帧类型

00：标准报文

01：扩展报文

10：保留

11：保留

3.数据字段

数据字段包含了实际的通信数据，可以是设备状态、输入输出数据、诊断信息等。数据字段的结构根据具体的应用需求而定。

4.帧尾

帧尾包含了校验码，用于保证数据的完整性。常用的校验码有CRC（循环冗余校验）。

ProfibusDP设备配置

1.地址配置

每个ProfibusDP设备都有一个唯一的地址，地址范围为0到127。主站和从站的地址配置可以在硬件设置或软件配置中完成。通常，地址配置通过拨码开关或配置软件进行。

2.参数设置

设备参数设置包括设备类型、波特率、站地址等。参数设置可以通过以下几种方式完成：

硬件设置：使用拨码开关或跳线。

软件设置：使用配置软件，如Siemens的Step7。

3.组态软件

组态软件用于配置和管理ProfibusDP网络。Siemens的Step7是一个常用的组态软件，支持以下功能：

网络拓扑设计：图形化设计网络拓扑结构。

设备参数配置：设置设备地址、波特率等参数。

通信参数配置：设置通信周期、数据长度等参数。

诊断和测试：提供网络诊断和测试工具。

ProfibusDP编程示例

1.使用Step7进行网络配置

1.1创建新项目

打开Step7软件。

选择“文件”-“新建项目”。

输入项目名称和存储路径，点击“确定”。

1.2添加PLC

在项目管理器中，选择“CPU”。

右键点击“CPU”-“插入新设备”。

选择合适的PLC型号，点击“确定”。

1.3配置ProfibusDP网络

在项目管理器中，选择“网络视图”。

右键点击“网络”-“插入新网络”。

选择“Profibus”，点击“确定”。

在网络视图中，拖动PLC到网络中。

右键点击PLC-“插入新DP主站”。

拖动从站设备到网络中，设置从站地址和参数。

1.4生成网络配置

选择“PLC”-“生成”。

生成完成后，下载到PLC中。

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