【文章內(nèi)容簡介】 43 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 FDL 狀態(tài)圖 0: 離線 (Offline) 1: 聽從令牌 (Listen Token) 2: 主動空閑 (Active Idle) 3: 申請令牌 (Claim Token) 4: 使用令牌 (Use Token) 5: 等待數(shù)據(jù)響應(yīng) (Await Data Response) 6: 檢查訪問時間 (Check Access Time) 7: 傳遞令牌 (Pass Token) 8: 檢查令牌傳遞 (Check Token Pass) 9: 等待狀態(tài)響應(yīng) (Await Status Response) 10: 被動空閑 (Passive Idle) PON Pass Token 7 Claim Tok 3 A Idle 2 Use Token 4 Await 5 Check 6 Ch To 8 Aw St 9 Li To 1 Off 0 P Idle 10 總線協(xié)議 44 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUS FDL(數(shù)據(jù)鏈路層 )報文結(jié)構(gòu) 4) 令牌幀 1) FDL 狀態(tài) 請求幀 2) 數(shù)據(jù)幀 (有可變數(shù)據(jù)字段長度 ) SD1—SD4 : 開始分界符 (Start Delimiter ),區(qū)分不同的幀 : SD1=0x10,SD2=0x68,SD3=0xA2,SD4=0xDC DA : 目的地址 (Destination Address) SA : 源地址 (Source Address) FC : 幀控制字節(jié) (Function Code) DU : 數(shù)據(jù)單元 (Data Unit) ED : 結(jié)束分界符 (End Delimiter),ED=0x16 FCS : 幀校驗順序 (Frame Check Sequence) LE : 長度 (Length) LEr : 重復(fù)長度 (Repeated Length), LEr=LE SC : 單一字符 , 用在短應(yīng)答幀中 ,SC=0xE5 SD4 DA SA SD1 DA SA FC FCS ED SD2 LE LEr SD2 DA SA FC DU FCS ED 總線協(xié)議 5) 短應(yīng)答幀 SC 3)數(shù)據(jù)幀 (有固定數(shù)據(jù)字段長度 ) SD3 DA SA FC DU FCS ED 45 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 幀控制字節(jié) FC B6 0:應(yīng)答幀 1:請求幀 總線協(xié)議 保留 幀類型 FCB FCV 功能碼 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 B5B4 00: 從站 01: 未準備進入邏輯令牌環(huán)的主站 10: 準備進入邏輯令牌環(huán)的主站 11: 已在邏輯令牌環(huán)中的主站 FCB: 幀技術(shù)位， 0、 1交替出現(xiàn) FCV: 幀計數(shù)有效位， 0: 交替功能開始或結(jié)束 1: 交替功能有效 46 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 定時圖 TSYN = 33 Tbit 請求 響應(yīng) TRDY min TSDR max TSDR Legend: TRDY = 準備時間 TSDR = 站響應(yīng)時間 TSYN = 同步時間 主站 從站 Time 請求電文 響應(yīng)電文 總線協(xié)議 47 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 總線協(xié)議 數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)及其用法 服務(wù) 功能 DP PA FMS SDA 發(fā)送需確認的數(shù)據(jù) SRD 發(fā)送并請求回答的數(shù)據(jù) SDN 發(fā)送不要求確認的數(shù)據(jù) CSRD 周期性的發(fā)送并請求回答的數(shù)據(jù) 48 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 總線協(xié)議 服務(wù)存取點 (SAP) ? 在 PROFIBUS 數(shù)據(jù)鏈路層與應(yīng)用層之間的接口處，服務(wù)存取點 被用來交互作用 ? 請求站的服務(wù)存取點叫做源服務(wù)存取點（ = SSAP） ? 響應(yīng)站的服務(wù)存取點叫做目的服務(wù)存取點 (= DSAP) ? 服務(wù)存取點對 FMS 和 DP/PA 有著不同的功能 對 FMS: 它們被用于區(qū)分站之間的邏輯連接 對 DP/PA: 它們被用于選擇不同的功能 49 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 P R O F I B U S 第 五 部 分 PROFIBUSDP 50 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSDP PROFIBUSDP 定義三種設(shè)備類型 ?DP1類主設(shè)備 (DPM1) ? 中央控制器 , 它與分散的 I/O 設(shè)備 (DP從 ) 交換數(shù)據(jù) ? 允許若干個 DPM1，典型的設(shè)備是 PLC, PC, VME ?DP2 類主設(shè)備 (DPM2) ? 組態(tài)、監(jiān)視或工程工具，它被用來設(shè)定網(wǎng)絡(luò)或參數(shù)／ 監(jiān)視 DP從設(shè)備 ?DP從設(shè)備 ? 直接連接 I/O 信號的外圍設(shè)備 ? 典型的設(shè)備是輸入、輸出、驅(qū)動器、閥、操作 面板等等 51 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSDP DP 主站上處理輪詢表的示意圖 從站 A 輸出數(shù)據(jù) 輸入數(shù)據(jù) 從站 B 輸出數(shù)據(jù) 輸入數(shù)據(jù) 從站 X 輸出數(shù)據(jù) 輸入數(shù)據(jù) 從站 Y 輸出數(shù)據(jù) 輸入數(shù)據(jù) 從站 A 輸出數(shù)據(jù) 輸入數(shù)據(jù) 從站 Y 輸出數(shù)據(jù) 輸入數(shù)據(jù) 請求 響應(yīng) 請求 響應(yīng) DP主站 輪詢表 52 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSDP 單主系統(tǒng) DP主 (1 類 ) 單主系統(tǒng)實現(xiàn)最短的總線循環(huán)時間 它們的組成 : 1 個 DP主 (1 類 ) 1 到最多 125 個 DP從 DP主 (2 類 )， 可選的 分散的 I/O DP 從 PROFIBUSDP PLC PROFIBUSDP 53 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSDP 多主系統(tǒng) 若干個 DP主可以用讀功能訪問一個 DP從 PROFIBUSDP 多主系統(tǒng)的組成 : 多個主設(shè)備 (1 類 or 2 類 ) 1 到最多 124 個 DP從 在同一個總線上最多 126 個設(shè)備 DP 主 ( 2 類 ) DP 主 ( 1 類 ) DP 主 ( 1 類 ) 分散的 I/O 分散的 I/O PROFIBUSP DP 從 PLC PROFIBUS DP PC CNC PROFIBUSDP 54 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSDP Syn = 同步時間 SD2 = 開始分界符 2 LE = 長度 LEr = 重復(fù)長度 DU = 數(shù)據(jù)單元 FCS = 幀檢查順序 ED = 結(jié)束分界符 DA = 目的地址 SA = 源地址 FC = 功能碼 幀 SRD 請求，各種長度的用戶數(shù)據(jù) SRD 響應(yīng)，各種長度的用戶數(shù)據(jù) DP 主 DP從 SYN SD2 LE SD2 DA SA FC DU FCS ED LEr SD2 LE LEr DA SA FC DU FCS ED SD2 DP從 立即響應(yīng) DP 主 用戶數(shù)據(jù)交換的原理 PROFIBUSDP 55 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 條件 : 每個 DP從設(shè)備有 2 字節(jié)的輸入和 2 字節(jié)的輸出數(shù)據(jù)， 最小的從間隔時間是 200 微秒 TID1= 75 個 位時間 , Tsdr = 11 個 位時間 PROFIBUSDP 單主系統(tǒng)的典型循環(huán)時間 總線循環(huán)時間 [ms] DP 從設(shè)備數(shù) 12 MBit/s MBit/s 500 kBit/s PROFIBUSDP 56 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 DP 信息循環(huán)時間的計算 (1) ? 一個八位二進制數(shù)（一字節(jié)）按 11位傳輸 ? 電文頭和尾由 11 個字節(jié)或 9 個字節(jié)組成 ? 波特率為 M 時， 1個位時間＝ ns (1 個八位二進制數(shù) ＝ 11位時間＝ ) ? 波特率為 12 M時， 1個位時間＝ ns (1個八位二進制數(shù)＝ 11個位時間＝ ) 在實施中，還要加上約 10 20% 的余量。 精確的計算規(guī)則可以從 EN 50170 獲得 . PROFIBUSDP 57 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 DP 信息循環(huán)時間的計算 (2) Tsyn = 33 TBit min TSDR = 11 TBit max TSDR = 60 ... 800 TBit TSDR 響應(yīng)幀 = 頭 + 輸出數(shù)據(jù) Tid1 = 75 TBit 請求幀 = 頭 + 輸出數(shù)據(jù) PROFIBUSDP 58 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 DP信息循環(huán)時間的計算 (3) TMC = ( TSYN + TID1 + TSDR + Header + I x 11TBit + 0 x 11TBit ) x Slaves TMC = 信息循環(huán)時間按位時間計 TID1 = 在主站的空閑時間 = 典型的 75 個位時間 TSDR = 在從站的站延遲時間 = 典型的 11個位時間 Header = 在請求和響應(yīng)幀中的電文頭 = 198 個位時間 I = 每個從站的輸入數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù) O = 每個從站的輸出數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù) Slaves = 從站個數(shù) PROFIBUSDP 系統(tǒng)的組成，包括 1 個主站和 20 個從站，每個從站有 2 個字節(jié) 的輸入和 2 個字節(jié)的輸出。 TMC = ( 33 + 75 + 11 + 198 + 22 + 22 ) x 20 = 7220 TBit 7220 TBit ( MBaud) = (TBit = ns) = ms 7220 TBit (12 MBaud) = (TBit = ns) = ms 在實施時，還要加上約 10% 20% 的余量。 例 : PROFIBUSDP 59 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 PROFIBUSDP 從傳感器到驅(qū)動器的全部響應(yīng)時間 Drive PLC 45% 2% 45% 2% 6% 20ms 轉(zhuǎn)換器響應(yīng)時間 1ms 總線運行時間 20ms PLC 程序運行時間 1ms 總線運行時間 3ms I/O 輸入濾波器 現(xiàn)場總線份額 : 4% PROFIBUSDP 60 Beijing Institute of Technology Profibus 現(xiàn)場總線 Con tactor PLC 67%