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唐濟(jì)揚(yáng)：《PROFIBUS – DP》
?。保甈ROFIBUS – Dp用于現(xiàn)場(chǎng)層的高速數(shù)據(jù)傳送。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息?？偩€(xiàn)循環(huán)時(shí)間必須要比主站（PLC）程序循環(huán)時(shí)間短。除周期性用戶(hù)數(shù)據(jù)傳輸外，PROFIBUS-Dp還提供智能化設(shè)備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)．診斷和報(bào)警處理。
?、賯鬏敿夹g(shù)：RS－485雙絞線(xiàn)．雙線(xiàn)電纜或光纜。波特率從9.6K bit/s到12M bit/s。
②總線(xiàn)存?。焊髦髡鹃g令牌傳遞，主站與從站間為主－從傳送。支持單主或多主系統(tǒng)?？偩€(xiàn)上最站點(diǎn)（主－從設(shè)備）數(shù)為126。
③通信：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（用戶(hù)數(shù)據(jù)傳送）或廣播（控制指令）。循環(huán)主－從用戶(hù)數(shù)據(jù)傳送和非循環(huán)主－主數(shù)據(jù)傳送。
④運(yùn)行模式：運(yùn)行．清除．停止。
⑤同步：控制指令允許輸入和輸出同步。同步模式：輸出同步；鎖定模式：輸入同步。
?、薰δ埽篋P主站和DP從站間的循環(huán)用戶(hù)有數(shù)據(jù)傳送。各DP從站的動(dòng)態(tài)激活和可激活。DP從站組態(tài)的檢查。強(qiáng)大的診斷功能，三級(jí)診斷診斷信息。輸入或輸出的同步。通過(guò)總線(xiàn)給DP從站賦予地址。通過(guò)部線(xiàn)對(duì)DP主站（DPM1）進(jìn)行配置，每DP從站的輸入
和輸出數(shù)據(jù)最大為246字節(jié)。
⑦可靠性和保護(hù)機(jī)制：所有信息的傳輸按海明距離HD＝４進(jìn)行。DP從站帶看門(mén)狗定時(shí)器（Watchdog Timer）。對(duì)DP從站的輸入／輸出進(jìn)行存取保護(hù)。DP主站上帶可變定時(shí)器的用戶(hù)數(shù)據(jù)傳送監(jiān)視。
?、嘣O(shè)備類(lèi)型：第二類(lèi)DP主站（DPM2）是可進(jìn)行編程．組態(tài)．診斷的設(shè)備。第一類(lèi)DP主站（DPM1）是中央可編程控制器，如PLC．PC等。DP從站是帶二進(jìn)制值或模擬量輸入輸出的驅(qū)動(dòng)器．閥門(mén)等。
（１） PROFIBUS – DP基本特征
?、?速率：在一個(gè)有著32個(gè)站點(diǎn)的分布系統(tǒng)中，PROFIBUS-DP對(duì)所有站點(diǎn)傳送512 bit/s 輸入和512bit/s輸出，在12Ｍbit/s時(shí)只需１毫秒。
?、?診斷功能：經(jīng)過(guò)擴(kuò)展的PROFIBUS-DP診斷能對(duì)故障進(jìn)行快速定位。診斷信息在總線(xiàn)上傳輸并由主站采集。診斷信息分三級(jí)：
?。ū菊驹\斷操作：本站設(shè)備的一般操作狀態(tài)，如溫度過(guò)高．壓力過(guò)低。
?。K診斷操作：一個(gè)站點(diǎn)的某具體I/O模塊故障。
?。ㄍㄟ^(guò)診斷操作：一個(gè)單獨(dú)輸入／輸出位的故障。
（２） PROFIBUS-DP允許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)。在同一總線(xiàn)上 最多可連接126個(gè)站點(diǎn)。系統(tǒng)配置的描述包括：站數(shù)．站地址．輸入／輸出地址．輸入／輸出數(shù)據(jù)格式．診斷信息格式及所使用的總線(xiàn)參數(shù)。每個(gè)PROFIBUS-DP系統(tǒng)可包括以下三種壞同類(lèi)型設(shè)備：
① 一級(jí)DP主站（DPM1）：一級(jí)DP主站是中央控制器，它在預(yù)定的周期內(nèi)與分散的站（如DP從站）交換信息。典型的DPM1如PLC或PC。
② 二級(jí)DP主站（DPM2）：二級(jí)DP主站是編程器．組態(tài)設(shè)備或操作面板，在DP系統(tǒng)組態(tài)操作時(shí)使用，完成系統(tǒng)操作和監(jiān)視目的。
?、?DP從站：DP從站是進(jìn)行輸入和輸出信息采集和發(fā)送的外圍設(shè)備（I／O設(shè)備．驅(qū)動(dòng)器．HMI．閥門(mén)等）。
④ 單主站系統(tǒng)：在總線(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行階段，只有一個(gè)活動(dòng)主站。
?、?多主站系統(tǒng)：總線(xiàn)上連有多個(gè)主站。這些主站與各自從站構(gòu)成相互獨(dú)立的子系統(tǒng)。每個(gè)子系統(tǒng)包括一個(gè)DPMI．指定的若干從站及可能的DPM2設(shè)備。任何一個(gè)主站均可讀取DP從站的輸入／輸出映象，但只有一個(gè)DP主站允許對(duì)DP從站寫(xiě)入數(shù)據(jù)。
?。ǎ常?系統(tǒng)行為
系統(tǒng)行為主要取決于DPM1的操作狀態(tài)，這此狀態(tài)由本地或總線(xiàn)的配置設(shè)備所控制。主要有以下三種狀態(tài)：
?。ㄍＶ梗涸谶@種狀態(tài)下，DPM1和DP從站之間沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸。
（清除：在這種狀態(tài)下，DPM1讀取DP從站的輸入信息并使輸出信息保持在故障安全狀態(tài)。
?。ㄟ\(yùn)行：在這種狀態(tài)下，DPM1處于數(shù)據(jù)傳輸階段,循環(huán)數(shù)據(jù)通信時(shí)，DPM1從DP站讀取輸入信息并向從站寫(xiě)入輸出信息。
?、?DPM1設(shè)備在一個(gè)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)，以有選擇的廣播方式將其本地狀態(tài)周期性地發(fā)送到每一個(gè)有關(guān)的DP從站。
?、?如果在DPM1的數(shù)據(jù)傳輸階段中發(fā)生錯(cuò)誤，DPM1將所有有關(guān)的DP從站的輸出數(shù)據(jù)立即轉(zhuǎn)入清除狀態(tài)，而DP從站將不在發(fā)送用戶(hù)數(shù)據(jù)。在次之后,DPM1轉(zhuǎn)入清除狀態(tài)。
?。ǎ矗?DPM1和DP從站間的循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸
DPM1和相關(guān)DP從站之間的用戶(hù)數(shù)據(jù)傳輸是由DPM1按照確定的遞歸順序自動(dòng)進(jìn)行。在對(duì)總線(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)時(shí)，用戶(hù)對(duì)DP從站與DPM1的關(guān)系作出規(guī)定，確定哪些DP從站被納入信息交換的循環(huán)周期，哪些被排斥在外。
DMP1和DP從站之間的數(shù)據(jù)傳送分三個(gè)階段：參數(shù)設(shè)定．組態(tài)．?dāng)?shù)據(jù)交換。在參數(shù)設(shè)定階段，每個(gè)從站將自己的實(shí)際組態(tài)數(shù)據(jù)與從DPM1接受到的組態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。只有當(dāng)實(shí)際數(shù)據(jù)與所需的組態(tài)數(shù)據(jù)相匹配時(shí)，DP從站才進(jìn)入用戶(hù)數(shù)據(jù)傳輸階段。因此，設(shè)備類(lèi)型．?dāng)?shù)據(jù)格式．長(zhǎng)度以及輸入輸出數(shù)量必須與實(shí)際組態(tài)一致。
?。ǎ担?DPM1和系統(tǒng)組態(tài)設(shè)備間的循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸
除主－從功能外，PROFIBUS－DP允許主－主之間的數(shù)據(jù)通信，這些功能使組態(tài)和診斷設(shè)備通過(guò)總線(xiàn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)。
?。ǎ叮?同步和鎖定模式
除DPM1設(shè)備自動(dòng)執(zhí)行的用戶(hù)數(shù)據(jù)循環(huán)傳輸外，DP主站設(shè)備也可向單獨(dú)的DP從站．一組從站或全體從站同時(shí)發(fā)送控制命令。這些命令通過(guò)有選擇的廣播命令發(fā)送的。使用這一功能將打開(kāi)DP從站的同及鎖定模式，用于DP從站的事件控制同步。
主站發(fā)送同步命令后，所選的從站進(jìn)入同步模式。在這種模式中，所編址的從站輸出數(shù)據(jù)鎖定在當(dāng)前狀態(tài)下。在這之后的用戶(hù)數(shù)據(jù)傳輸周期中，從站存儲(chǔ)接收到輸出的數(shù)據(jù)，但它的輸出狀態(tài)保持不變；當(dāng)接收到下一同步命令時(shí)，所存儲(chǔ)的輸出數(shù)據(jù)才發(fā)送到外圍設(shè)備上。用戶(hù)可通過(guò)非同步命令退出同步模式。
鎖定控制命令使得編址的從站進(jìn)入鎖定模式。鎖定模式將從站的輸入數(shù)據(jù)鎖定在當(dāng)前狀態(tài)下，直到主站發(fā)送下一個(gè)鎖定命令時(shí)才可以更新。用戶(hù)可以通過(guò)非鎖定命令退出鎖模式。
?。ǎ罚?保護(hù)機(jī)制
對(duì)DP主站DPM1使用數(shù)據(jù)控制定時(shí)器對(duì)從站的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行監(jiān)視。每個(gè)從站都采用獨(dú)立的控制定時(shí)器。在規(guī)定的監(jiān)視間隔時(shí)間中，如數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生差錯(cuò)，定時(shí)器就會(huì)超時(shí)。一旦發(fā)生超時(shí)，用戶(hù)就會(huì)得到這個(gè)信息。如果錯(cuò)誤自動(dòng)反應(yīng)功能“使能”，DPM1將脫離操作狀態(tài)，并將所有關(guān)聯(lián)從站的輸出置于故障安全狀態(tài)，并進(jìn)入清除狀態(tài)。
2擴(kuò)展DP功能
DP擴(kuò)展功能是對(duì)DP基本功能的補(bǔ)充，與DP基本功能兼容。
?。ǎ保?DPM1與DP從站間非循環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸。
（２） 帶DDLM讀和DDLM寫(xiě)的非循環(huán)讀／寫(xiě)功能，可 讀寫(xiě)從站任何希望數(shù)據(jù)。
?。ǎ常?報(bào)警響應(yīng)，DP基本功能允許DP從站用診斷信息向主站自發(fā)地傳輸事件，而新增的DDLM－ALAM－ACK功能被用來(lái)直接響應(yīng)從DP從站上接收的報(bào)警數(shù)據(jù)。
?。ǎ矗?DPM2與從站間的非循環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸。
3．電子設(shè)備數(shù)據(jù)文件（GSD）
為了將不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的PROFIBUS產(chǎn)品集成在一起，生產(chǎn)廠(chǎng)家必須以GSD文件（電子設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)文件）方式將這些品的功能參數(shù)（如I／O點(diǎn)數(shù)．診斷信息．波特率．時(shí)間監(jiān)視等）。標(biāo)準(zhǔn)的GSD數(shù)據(jù)將通信擴(kuò)大到操作員控制級(jí)。使用根據(jù)GSD所作的組態(tài)工具可將不同廠(chǎng)商生產(chǎn)的設(shè)備集成在同一總線(xiàn)系統(tǒng)中。
GSD文件可分為三個(gè)部分：
?。?）總規(guī)范：包括了生產(chǎn)廠(chǎng)商和設(shè)備名稱(chēng)．硬件和軟件版本．波特率．監(jiān)視時(shí)間間隔．總線(xiàn)插頭指定信號(hào)。
?。?）與DP有關(guān)的規(guī)范：包括適用于主站的各項(xiàng)參數(shù)，如允許從站個(gè)數(shù)．上裝／下裝能力。
（3）與DP從站有關(guān)的規(guī)范：包括了與從站有關(guān)的一切規(guī)范，如輸入／輸出通道數(shù)．類(lèi)型．診斷數(shù)據(jù)等。
4．PROFIBUS-DP行規(guī)
PROFIBUS –DP協(xié)議明確規(guī)定了用戶(hù)數(shù)據(jù)怎樣在總線(xiàn)各站之間傳遞，但用戶(hù)數(shù)據(jù)的含義是在PROFIBUS行規(guī)中具體說(shuō)明的。另外，行規(guī)還具體規(guī)定了PROFIBUS－DP如何用于應(yīng)用領(lǐng)域。使用行規(guī)可使不同廠(chǎng)商所生產(chǎn)的不同設(shè)備互換使用，而工廠(chǎng)操作人員毋須關(guān)心兩者之間的差異。因?yàn)榕c應(yīng)用有關(guān)的含義在行規(guī)中均作了精確的規(guī)定說(shuō)明。下面是PROFIBUS－DP行規(guī)，括弧中數(shù)字是文件編號(hào)：
?。ǎ保?NC／RC行規(guī)（3.052）
?。ǎ玻?編碼器行規(guī)（3.062）
?。ǎ常?變速傳動(dòng)行規(guī)（3.071）
?。ǎ矗?操作員控制和過(guò)程監(jiān)視行規(guī)（HMI）
《PROFIBUS-PA》
PROFIBUS-PA適用于PROFIBUS 的過(guò)程自動(dòng)化。PA將自動(dòng)化系統(tǒng)和過(guò)程控制系統(tǒng)與壓力．濕度和液位變送器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接起來(lái)，PA可用來(lái)替代4－20mA的模擬技術(shù)。PROFIBUS－PA具有如下特性：
（1） 適合過(guò)程自動(dòng)化應(yīng)用的行規(guī)使不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有互換性。
?。?） 增加和去除總線(xiàn)站點(diǎn)，即使在本征安全地區(qū)也不會(huì)影響到其它站。
?。?） 在過(guò)程自動(dòng)化的PROFIBUS－PA段與制造業(yè)自動(dòng)化的PROFIBUS－DP總線(xiàn)段之間通過(guò)藕合器連接，并使可實(shí)現(xiàn)兩段間的透明通信。
?。?） 使用與IEC1158－2技術(shù)相同的雙絞線(xiàn)完成遠(yuǎn)程供電和數(shù)據(jù)傳送。
?。?） 在潛在的爆炸危險(xiǎn)區(qū)可使用防爆型“本征安全”或“非本征安全”。
1． PROFIBUS－PA傳輸協(xié)議
PROFIBUS－PA采用PROFIBUS－DP的基本功能來(lái)傳送測(cè)量值和狀態(tài)。并用擴(kuò)展的PROFIBUS－DP功能來(lái)制訂制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的參數(shù)和進(jìn)行設(shè)備操作。PROFIBUS－PA第一層采用IEC1158－2技術(shù)，第二層和第一層之間的在DIN19245系列標(biāo)準(zhǔn)的第四部分作了規(guī)定。
2． PROFIBUS－PA設(shè)備行規(guī)
PROFIBUS－PA行規(guī)保證了不同廠(chǎng)商所生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的互換性和互操作性，它是PROFIBUS－PA的一個(gè)組成部分。PA行規(guī)的任務(wù)是選用各種類(lèi)型現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備真正需要通信的功能，并提供這些設(shè)備功能和設(shè)備行為的一切必要規(guī)格。
目前，PA行規(guī)已對(duì)所有通用的測(cè)量變送器和其它選擇的一些設(shè)備類(lèi)型作了具體規(guī)定，這些設(shè)備如：
?。?） 測(cè)壓力．液位．溫度和流量的變送器
（2） 數(shù)字量輸入和輸出
?。?） 模擬量輸入和輸出
?。?） 閥門(mén)
?。?） 定位器
《PROFIBUS－FMS》
PROFIBUS－FMS的設(shè)計(jì)旨在解決車(chē)間監(jiān)控級(jí)通信。在這一層，可編程序控制器（如PLC．PC機(jī)等）之間需要比現(xiàn)場(chǎng)層更大量的數(shù)據(jù)傳送，但通信的實(shí)時(shí)性要求低于現(xiàn)場(chǎng)層。
1． PROFIBUS－FMS應(yīng)用層
應(yīng)用層提供了供用戶(hù)使用的通信服務(wù)。這些服務(wù)包括訪(fǎng)問(wèn)變量．程序傳遞．事件控制等。PROFIBUS－FMS應(yīng)用層包括下列兩部分：
?。?）現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)住處規(guī)范（Fieldbus Message Specification - FMS）:描述了通信對(duì)象和應(yīng)用服務(wù)。
（2）低層接口（Lower Layer Interface -LⅡ）: FMS服務(wù)到第二層的接口。
2． PROFIBUS－FMS通信模型
PROFIBUS－FMS利用通信關(guān)系將分散的過(guò)程統(tǒng)一到一個(gè)共用的過(guò)程中。在應(yīng)用過(guò)程中，可用來(lái)通信的那部分現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備稱(chēng)虛擬設(shè)備VFD（Virtual field Device）.在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與VFD之間設(shè)立一個(gè)通令關(guān)系表。通令關(guān)系表是VFD通令變量的集合，如零件數(shù)．故障率．停機(jī)時(shí)間等。VFD通信關(guān)系表完成對(duì)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通信。
3． 通信對(duì)象與通信字典（OD）
（1） FMS面向?qū)ο笸ㄐ?，它確認(rèn)5種靜態(tài)通信對(duì)象：簡(jiǎn)單變量．?dāng)?shù)組．記錄．域和事件，還確認(rèn)2種動(dòng)態(tài)通信對(duì)象：程序調(diào)用和變量表。
（2） 每個(gè)FMS設(shè)備的所有通信對(duì)象都填入對(duì)象字典（OD）。對(duì)簡(jiǎn)單設(shè)備，OD可以予定義，對(duì)復(fù)雜設(shè)備，OD可以本地或遠(yuǎn)程通過(guò)組態(tài)加到設(shè)備中去。靜態(tài)通信對(duì)象進(jìn)入靜態(tài)對(duì)象字典，動(dòng)態(tài)通通信對(duì)象進(jìn)入動(dòng)態(tài)通信字典。每個(gè)對(duì)象均有一個(gè)唯一的索引，為避免非授權(quán)存取，每個(gè)通信對(duì)象可先用存取保護(hù)。
4．PROFIBUS－FMS服務(wù)
FMS服務(wù)項(xiàng)目是ISO 9506制造信息規(guī)范MMS （Manufacturing Message Specification）服務(wù)項(xiàng)目的子集。這些現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)應(yīng)用中已被優(yōu)化，而且還加上了通信提出的廣泛需求，服務(wù)項(xiàng)目的選用取決于特定的應(yīng)用，具體的應(yīng)用領(lǐng)域在FMS行規(guī)中規(guī)定。
5. 低層接口（LLI）
第七層到第二層映射由LLI來(lái)解決，其主要任務(wù)包括數(shù)據(jù)流控制和聯(lián)接監(jiān)視。用戶(hù)通過(guò)稱(chēng)之為通信關(guān)系的邏輯通道與其他應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行通信。VMS 設(shè)備的全部通信關(guān)系都列入通信關(guān)系表CRL（Communication Relationship List）。每個(gè)通信關(guān)系通過(guò)通信索引（CREF）來(lái)查找，CRL 中包含了CREF 和第二層及LLI地址間的關(guān)系。
6．網(wǎng)絡(luò)管理
FMS還提供網(wǎng)絡(luò)管理功能，有由現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)管理層七層來(lái)實(shí)現(xiàn)。其主要功能有：上．下關(guān)系管理．配置管理．故障管理等。
７．PROFIBUS-FMS行規(guī)
FMS提供了范圍廣泛的功能來(lái)保證它的普遍應(yīng)用。在不同的應(yīng)用領(lǐng)域中，具體需要的功能范圍必須與具體應(yīng)用要求相適應(yīng)。設(shè)備的功能必須結(jié)合應(yīng)用來(lái)定義。這些適應(yīng)性定義稱(chēng)之為行規(guī)。行規(guī)提供了設(shè)備的可互換性，保證不同廠(chǎng)商生產(chǎn)的設(shè)備具有相同的通信功能。 FMS對(duì)行規(guī)做了如下規(guī)定（括號(hào)中的數(shù)字是文件編號(hào)）：
?。?） 控制間的通信（3.002）
?。?） 樓宇自動(dòng)化（3.011）
?。?） 低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備（3.032）
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