Profibus-DP概述

AutomationandDrivesIMATICS7-300S通讯—PROFIBUSAutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS概述DP设备行规FMS设备行规PA设备行规基本功能扩展功能基本功能扩展功能DP用户接口直接数据链路映象程序(DDLM)应用层接口（ALI)DP用户接口直接数据链路映象程序(DDLM)第7层（应用层）应用层S7应用层现场总线报文规范（FMS)第3～6层第2层（数据链路层）数据链路层现场总线数据链路（FDL)数据链路层现场总线数据链路（FDL)数据链路层现场总线数据链路（FDL)IEC接口第1层（物理层）物理层（RS485/光纤)物理层（RS485/光纤)物理层（RS485/光纤）IEC1158-2AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS的物理层（第一层）PROFIBUS(RS485)使用的是屏蔽双绞电缆，PROFIBUS的第一层实现对称的数据传输，一个总线段的导线是屏蔽双绞电缆，段的两端各有一个终端电阻。传输速率：9.6Kbit/sec~12Mbit/secPROFIBUSRS485的传输方式以半双工、异步、无间隙同步为基础进行数据交换。数据帧11位。PROFIBUS物理层支持光纤通信AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS总线段连PROFIBUS电缆5V0V总线终端电阻开关5V0V……390Ohm220Ohm390Ohm390Ohm220Ohm390OhmAutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUSB导线二进制信号A导线1011010通过示波器可以监控信号传输的状态数据传输时的信号形状AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS•如果电缆过长，则信号开始变圆滑数据传输时的信号形状AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUSPROFIBUS电器接口需要注意的问题1:PROFIBUS接头问题大于1.5M时，避免连接站的电容性负载引起的导线反射，需要使用附加轴向电感的总线接头。2:PROFIBUS终端电阻问题使用终端电阻的站点不能调电，整个网络将瘫痪。？有源总线终端3:PROFIBUS短截线问题高的传输速率时短截线将使整个网络将瘫痪。？AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信现场总线数据链路（第二层）第二层规定总线存取控制、数据安全性及传输协议和报文处理。PROFIBUS第二层为FDL层。数据的安全性：所有报文均具有海明距离HD=4.如果报文出错，自动被重发一遍，参数可以设置（1～15）。在第二层中允许广播和群播多点传输。PROFIBUS存取控制满足现场应用的需要1：同一级别的控制器和PC间通信（令牌传递程序），保证在确定的时间获得足够的机会处理自己的通信任务。2：复杂的PLC和PC与简单的分部式I/O通信，必须快速而又尽可能少的协议开销（主－从程序）。AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信应用层（第七层）及PROFIBUS行规ISO/OSI参考模型的应用层提供用户需要的各种通信服务。FMS使用LLI(LowerLayerInterface)实现连接的建立及监控。S7是一种优化的协议，可以通过PROFIBUS实现编程监控等功能。DP行规规定了相关应用的参数和行规的使用，使不同生产商的DP设备使用相同的标准。1:NC/RC行规2:编码器行规3：传动行规4：操作员控制和过程监控行规5：防止出错数据传输行规AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS网络拓扑总线拓扑1波特率（KBit/s）9.6~187.550015003000~12000总线长度（米）1000400200100选用西门子中继器最多可以串连9个AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS网络拓扑通过OLM拓展OLM总线拓扑2AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS网络拓扑树形拓扑1电器接口需要通过中继器RS485中继器AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS网络拓扑树形拓扑2通过OLM进行拓扑AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS网络拓扑环形拓扑必须通过OLM进行拓扑，电器接口不支持AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUSRepeaterRepeaterBusterminalTDI/O网络安装规则一个网段最大有32个元件(包括Repeater,OLM,其他元件带有RS485驱动）。第一个和最后一个网段最大有31个元件。两个中继器间最大有30个站每一个网段终端必须有终端电阻AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUSPEL=potentialequalisationlineTrans-mitterPosi-tioner分布式电气柜PELDPorPA接口现场控制室AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUSTrans-mitterPosi-tioner分布式电气柜PELDPorPA接口现场PEL=potentialequalisationline控制室适合使用接地故障监视和延伸很大区域的安装AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS通信协议1:PROFIBUS-DP使用了第一层和第二层，这种精简的结构保证了数据的高速传送，特别适合可编程控制器与现场分散的I/O设备之间的通讯。通信方式主－从。2:PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA使用扩展的PROFIBUS-DP协议进行数据传输，此外，它执行规定现场设备特性的PA设备行规。传输技术依据IEC1158－2[7]标准，确保本质安全和通过总线对现场设备供电。使用DP/PA耦合器和DP/PALINK很容易将PA设备集成到PROFIBUS-DP网络之中。与DP相比PA以电流方式传输。3:PROFIBUS-FDL使用了第一层、第二层，SEND/RECV接口，数据传输快，特别适合S7-300、S7-400和S5PLC相互之间的通讯。通信方式主－主。AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS通信协议4:PROFIBUS–FMS使用了第一层、第二层和第七层。应用层（第七层）包括FMS（现场总线报文规范）和LLI（低层接口）。FMS包含应用协议和提供的通讯服务。LLI建立各种类型的通讯关系，并给FMS提供不依赖于设备的对第二层的访问。FMS处理单元级（PLC和PC）的数据通讯，功能强大和灵活可在广泛的应用领域使用，但是由于组态和编程比较繁琐，现在很少使用。5:PROFIBUS-S7使用了第一层、第二层和第七层。特别适用于S7PLC与HMI（PC）和编程器之间的通讯。也可以应用于S7-300与S7-400，S7-400与S7-400之间通讯。AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS通信网卡AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS通信网卡AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS通信网卡（额外）1:TDC–CP50M0(支持DP协议,编程功能，可以同时作为主/从)2:S7-200EM277(支持DP从，S7OPC)3:S7-300/400集成的DP接口（支持DP主/从，S7协议）4:IM157DP/PA5:PC侧PROFIBUS网卡注：CP5X1YX=4ISAX=5PCMCIAX=6PCIAutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS网络参数DP行规PROFIBUS参数组，适合单主站或多主站系统，例如PROFIBUS－DP协议。DP行规只考虑STEP7以组态网络节点的负荷。Standard行规PROFIBUS参数组，适合多主站系统和所有扩展的多于一个STEP7项目的配置而设计的，例如FDL，S7，FMS协议。AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS网络参数如果没有激活“Includenetworkconfigurationbelow”选项，与DP行规相同AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS网络参数如果没有激活“Includenetworkconfigurationbelow”选项，会有什么问题？整个网络可能瘫痪。AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS网络参数通用（DP/FMS）行规PROFIBUS参数组，适合多主站S5-S5PLC，S5-S7PLC之间FDL，FMS协议通讯。User-defined用户自己修改PROFIBUS参数适合最佳的总线行规，适合和第三方设备以定义的PROFIBUS参数相匹配，通常情况下不建议修改。AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS-DPDP通信方式(主-从方式)主站：S7-300/400、ET200SCPU、TDC、PC、S5等。从站：远处I/O、仪表、变频器、S7-300/400等。每个从站都有标准的GSD文件，文件中的通信接口由提供方解释。通信数据区最大244字节。从站初始化：Slave_diag--set_prm--chk_cfg--Slave_diagAutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS-DPCPU315-2FMFM153-2153-2153-2ProfibusDPClass1Master(C1)Class2Master(C2)Slave1Slave2Slave3S1S1S2S2S3S3CyclicDPProcessingC1C1AcyclicDPProcessing(C1)C2C2TokenAcyclicDPProcessing(C2)TokenCPU315-2OPS1TokenDP1类、2类主站AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS-DPCPU315-2FMFM153-2153-2153-2ProfibusDPClass1Master(C1)Class2Master(C2)Slave1Slave2Slave3CPU315-2Class1Master(C1)令牌DP多主方式AutomationandDrivesSIMATICS7-300A&DCS2崔坚2005－通信PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP循环结构DP循环DP循环DP循环循环部分非循环部分t固定t可变t