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现场总线技术及其应用讲稿(十二)教学目的：深入掌握PROFIBUSDP技术不同版本协议通信原理，扩展了解PROFIBUSPA技术的应用。教学内容：1、学习PROFIBUSDP-V0，DP-V1，DP-V2三种不同协议版本的数据通信原理；2、学习PROFIBUSPA的应用及其与DP进行组网的相关知识。1、PROFIBUS-DP的3个版本，1.1DP-V0•PROFIBUS最基本的周期性数据通信–规定周期性数据交换所需要的基本通信功能–规定站点诊断、模块诊断和特定通道诊断的功能•周期性数据交换MS0–1类主站与从站I/0端口间的周期性通信，周期性地重复通信–周期性通信的间隔时间相对短，10ms内可完成主站与多个从站的一次轮询，可满足大部分有苛刻时间要求的被控对象的需要–除了前述的周期性通信过程之外，DP-V0还规定了从站参数赋值、组态、诊断等内容•从站的参数赋值，将通信时所需的参数赋给从站–指定从站工作状态–得知“所属”主站的地址•从站参数的含义–从站所处工作状态–是否使用Watchdog看门狗功能–是否激活Freeze_Mode–是否激活Sync_Mode–Lock_lnformation–计算Watchdog值的系数–从站的最快反应时间minTSDR–ID标识号Ident_Number，以备全局控制之用–所属主站的地址–该从站可否由别的主站调用–确定由用户指定的参数，如规定当主站处于Clear状态时的行为•组态(Configuration)–通知从站在周期性数据交换中有多少个字节的数据–规定要交换的输入/出数据的结构，如主站输出、从站输入的数据长度、从站的模块结构等参数信息–所属I/O地址,Module,Slot,Channel。其目的在于使1类主站能有效地与从站通讯•诊断–探测和记录通信过程、硬件外设等的出错信息，并以诊断信息的形式传输给主站–主站自动发出诊断请求(Diagnose_request)，从站会立即以高优先级方式予以响应，给出6个字节的“诊断”信息，报告自身状况1.2DP-V1：增加了用于参数赋值、操作、智能现场设备的可视化和报警处理等非周期的数据通信–DP-V1有三种附加的报警类型：状态报警，刷新报警和制造商专用的报警。周期性通信中主站与一个从站的请求响应过程主站从站发送响应帧（包括头加输入数据）发送请求帧（包括头加输出数据）同步时间主站空闲时间从站迟延时间1.3DP-V2：满足驱动技术需求而增加的功能，如等时同步从站模式（isochronousslavemode）实现运动控制中时钟同步的数据传输从站对从站通信驱动器设定值的标准化配置等。a)等时同步模式IsochroneMode•等时同步模式定义了定长周期通信的方法–等时同步模式系统中的各节点能同步处理数据通信、控制动作等–总线节拍时序可全局同步•主站与从站的时钟同步–通过全局控制GC(GlobalControl)广播报文使所有节点与主站同步，实现•同步协调各个节点的等时同步•用户应用程序与I/O设备的处理同步–确保各个环节依序动作•上一环节产生的数据在下一传输环节中被及时处理–整个系统的控制响应时间最短能达到3ms-5msb)冗余（Redundancy）•PROFIBUS有3种不同层次的冗余：–主站冗余–总线(电缆)冗余–从站冗余2、PROFIBUS-PA•PA面向过程控制，用于仪表型现场设备之间的数据通信•PA与DP同属PROFIBUS的子集，但采用不同的总线规范，属于两种不同通信协议•PA的物理层、应用层、用户层遵循IEC61158规范，满足总线供电与本安要求，即两根总线在传输数据的同时可对设备本安供电•传输速率31.25Kbps•双向L曼彻斯特编码•每个字节8位传输•每段距离1900米，用中继器可延长到约10公里2.1帧结构的区别•PA帧在DP帧前加前导码与帧前定界码各1个字节•PA的帧尾有CRC校验字节与帧结束码2.2PA与DP的网段连接•通过DP/PA网关连接这两种不同规范的总线–将RS-485中的NRZ信号转换为PA网段中的曼彻斯特编码信号•DP/PA网络连接的两种实现方案–采用耦合器Coupler的透明连接方案–采用链接器Linker的非透明连接方案•采用耦合器Coupler–双向转换通信信号，段耦合器是透明的–DP主站对待连在耦合器后面的PA网段上设备，与DP网段上的设备相同–DP主站将给PA设备统一分配地址，地址分布在0~105之间，统一对设备组态、赋初值等–适用于运算速度要求不高的简单网络•采用链接器Linker–“非透明”工作的链接器占用DP网段的一个地址，与其它DP从站一样与主站通讯–主站不能探知链接器后面的PA设备–链接器如同一个多模块结构的从站，每个PA设备犹如该从站上的一个I/O模块2.3PROFIBUS-PA的耦合器和链接器•采用耦合器，DP网段的传输速率受限至93.75Kbps•采用链接器，DP网段的传输速率不受限•耦合器的功能段耦合器在不同的传输技术之间提供一个网关（gateway)•采用链接器Linker的非透明连接方案DP主站DP从站DP从站DPPAPA从站不透明的Linker在PA网段中的地址为3Add=1Add=2Add=3Add=4Add=125PA从站PROFIBUSDP网段PROFIBUSPA网段DPPAAdd=20Add=125PA从站Add=4Add=125PA从站地址空间0-125PROFIBUSPA网段地址空间3-125地址空间3-1252.4PROFIBUS电缆要求-IEC61158-2电缆设计:屏蔽双绞电缆导线面积:0.8毫米2(AWG18)回路电阻:44W/km阻抗（在31.25KHz时）:100W+/-20%衰减（在39KHz时）:3dB/km每单位长度的电容:2nF/km2.5PROFIBUS的通信控制器ASIC2.6常见的PROFIBUS通信芯片性能对比