【正文】 主要用于要求較小 I/O 點數(shù)或只有小安裝空間的場合。主要用于 I/O 數(shù)量不多、安裝深度淺的場合。電子板由各種類型（開關(guān)量、模擬量）的 I/O 部分組成。由端子板和電子板組成，端子板上安裝電子板，接線連接到端板，這樣當(dāng)更換電子板時不必斷開電纜。 2 分布式 I/O 做從站 分布式 I/O 設(shè)備有多種類型： 1ET200M：它是一種模板式結(jié)構(gòu)的遠程 I/O 站，由 IM153 DP 接口模板、電源和各種 S7－ 300 所用 I/O 模板組成，最多可擴展 8 個 I/O 模板，最多可提供128 字節(jié)輸入和 128 字節(jié)輸出地址，最大傳輸速率 12Mbit/s，特別適用于復(fù)雜的自動化任務(wù)，防護等級 IP20。 S7300/400 均可通過通信處理器 CP3425/CP4435 連接到 DP 總線上。 在 S7 系列 PLC 中， S7200 的 CPU215－ 2DP 有集成的 DP 接口，CPU22 22 226 通過模塊 EM277 可連入現(xiàn)場總線 DP 中。 從站 帶 PROFIBUS 接口 的分布式 I/O、傳感器、驅(qū)動器以及 PLC 均可作為從站，作為從站選擇時必須滿足現(xiàn)場設(shè)備對控制的需要，同時也要考慮與PROFIBUS 的接口問題。故障報警、診斷信息等。使用 PG760 及 PC 機，配置 WinCC等軟件包，常作為監(jiān)控操作站使用。 西門子公司為其自動化系統(tǒng)專門 設(shè)計有編程設(shè)備，如使用 CP5411/5412 網(wǎng)卡的 PG730/740/750/760/770 編程裝置。操作站、人機界面（ HMI）等。 2 2 類主站 2 類主站主要用于完成系統(tǒng)各站的系統(tǒng)配置、參數(shù)設(shè)定、編程、在線檢測、數(shù)據(jù)采集與存儲等功能。 CP5 11 運行軟件包SOFTNETDP/Windows for profibus 具有 DP 功能，使 PG/PC 成為一個 DP 的 1類主站，可連接 DP 分布式 I/O 設(shè)備；實現(xiàn) S7 之間的通信及對 S7 編程；支持SEND/RECEIVE 功能；支持 MPI 接口。軟件功能決定PC 機是做 1 類主站，還是只做編程監(jiān)控的 2 類主站。 選擇 PC 機加網(wǎng)卡做 1 類主站 PC 機加 PROFIBUS 網(wǎng)卡可作為主站，這類網(wǎng)卡具有 PROFIBUSDP/PA/FMS 接口。 2） CPU 上無集成的 DP 接口可配置 PROFIBUS 通信處理器模板。目前大多數(shù) DP從站只有 32BYTE 的輸入和 32BYTE 的輸出數(shù)據(jù)，允許的輸入和輸出數(shù)據(jù)最多不超過 246BYTE。 DP 從站：是進行輸入或輸出、信息采集或發(fā)送的外圍設(shè)備（傳感器、執(zhí)行器）。 2 類 DP 主站（ DPM2）：指能對系統(tǒng)編程、組態(tài)或進行診斷的設(shè)備。每個 PROFIBUSDP 系統(tǒng)可包括以下三種類型的設(shè)備： 1 類 DP 主站（ DPM1）：指中央控制器，它在預(yù)定的周期內(nèi)與 DP 從站交換數(shù)據(jù)。 在同 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 一總線上最多可連接 126 個站點（主站或從站）。 PROFIBUS 總線結(jié)構(gòu)圖 PROFIBUS 采用的是線形結(jié)構(gòu)，用一根總干線從控制器連接到受控對象，總線電纜從主干電纜分支到現(xiàn)場設(shè)備處。此終端電阻同樣給發(fā)送者造成壓力。 由于總線的長度一般在幾百米范圍內(nèi)，這與要傳送的信號波長相比已是不可忽略的 了。一般說來，總線結(jié)構(gòu)存在如下問題：因為總線上的數(shù)據(jù)交流帶有任意性，在每次總線信息發(fā)布的時候所有成員都要隨聽。這也就是為什么工業(yè)總線被廣泛采用的緣故。每一個成員是通過一較短的的分接電纜接入總線的。如目前國際上應(yīng)用廣泛的 PROFIBUS 和 CAN 都可以通過中繼器做成樹狀結(jié)構(gòu)，給現(xiàn)場總線的應(yīng)用帶來 了靈性。總線的基本數(shù)據(jù)如最多成員數(shù)，最大數(shù)據(jù)傳輸率以及最大總線長度同一般總線結(jié)構(gòu)一樣。樹狀結(jié)構(gòu)實際上是一般總線結(jié)構(gòu)的擴展。其概念是指一方面網(wǎng)絡(luò)成員在網(wǎng)絡(luò)中幾何上的排列。但它在工業(yè)自動化領(lǐng)域?qū)⑵鸬皆絹碓街匾淖饔?。工業(yè)的計算機通信通常采用所謂的現(xiàn)場總線技術(shù)。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 工業(yè)總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 工業(yè)系統(tǒng)總線在工業(yè)自動化領(lǐng)域中常常要實現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換或?qū)δ吃O(shè)備進行遠程維護。 (6)IT 信息技術(shù) (Inter, Multimedia)。 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù) (Industrial Ether)的特點及應(yīng)用 工業(yè)以太網(wǎng)具有強大的通訊能力，適用于 IT 信息技術(shù)通訊和車間級數(shù)據(jù)通訊。網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)段 )的建立簡單、靈活。 CP4431 支持ISO/OSI, TCP/IP 協(xié)議，帶有自身的處理器，能根據(jù)終端設(shè)備的以太網(wǎng) （ MAC一媒體訪問控制子層 )地址對數(shù)據(jù)進行過濾，保證本地數(shù)據(jù)通信在本地進行，只有目的是網(wǎng)絡(luò)其它部分的數(shù)據(jù)才通過模塊轉(zhuǎn)發(fā)，該功能不僅減輕了 PLC 的 CPU的通信任務(wù)，還減輕了網(wǎng)絡(luò)的通信任務(wù)。其通信速率有 10/100Mbit/s 兩種，通信介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜、光纖三種。 工業(yè)以太網(wǎng)的概念 工業(yè)以太網(wǎng) (Ether)是以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)，為工業(yè)應(yīng)用而專門設(shè)計的。 通過本章的研究本人對 PROFIBUS 的通訊的基本原理和方式有了一個比較全面的了解。 其后介紹了 FDL 幀的結(jié)構(gòu)組成 ， 最后介紹了 PROFIBUS 提供 3 種傳輸方式， RS485 傳輸技術(shù) IEC11582 傳輸技術(shù)光纖傳輸技術(shù)的工作方式。在本系統(tǒng)的 DP 主站 CPU4122DP，而 CPU3152DP 也是主站類型 PLC，在硬件設(shè)置時要將 其改為從站，此時系統(tǒng)會要求選擇和主站的數(shù)據(jù)交換方式，選擇 MS 方式，即主從方式，再設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換區(qū)間以及長 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 度，這里的交換區(qū)間是指 PI 和 PQ， S7300 和 S7400 都有此兩個稱之為外部輸入輸出的交換區(qū)，交換數(shù)據(jù)的方式是交叉的，區(qū)間定義好了后， S7300 和 S7400 的數(shù)據(jù)交換就會通過 DP 總線自動進行，無須編寫通訊程序。其總線存取 協(xié)議如圖 所示。許多廠商提供專用的總線插頭可將 RS485 信號轉(zhuǎn)換成光纖信號或?qū)⒐饫w信號轉(zhuǎn)換成 RS485 信號，這樣就為在同一系統(tǒng)上使用RS485 和光纖傳輸技術(shù)提供了方便。 表 23 IEC11582 傳輸技術(shù) 服務(wù) 功能 SDA 發(fā)送數(shù)據(jù)需應(yīng)答 SRD 發(fā)送和請求數(shù)據(jù)需應(yīng)答 SDN 發(fā)送數(shù)據(jù)無需應(yīng)答 CSRD 循環(huán)地發(fā)送和請求數(shù)據(jù)需應(yīng)答 光纖傳輸技術(shù) 在電磁干擾很大的環(huán)境下應(yīng)用 PROFIBUS 系統(tǒng)時，可使用光纖導(dǎo)體以增長高速傳輸?shù)木嚯x。根據(jù) IEC11582 在過程自動化中使用固定波特率 ，它可以應(yīng)用于化工和石化工業(yè)對安全的要求。在一根電纜段上可以連接 32 個站點，如果使用中繼器，總線上最多可以掛 126 個站。傳輸速率為 ~12Mbps。 RS485 傳輸技術(shù) PROFIBUS 經(jīng)常使用的是 RS485 傳輸技術(shù)，其基本特點見表 。 DPM1 和 DP 從站間的數(shù)據(jù)傳送分三個階段：參數(shù)設(shè)定、組態(tài)、數(shù)據(jù)交換。每個 DP 從站的輸入和輸出數(shù)據(jù)最大為 246 字節(jié)，所有信息的傳輸按海明距離 HD=4 進行， DP 從站帶看門狗定時器，對 DP 從站的輸入 /輸出進行存取保護。 PROFIBUSDP 主站和 DP 從站循環(huán)進行用戶數(shù)據(jù)傳送。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外， PROFIBUSDP 還提供智能化現(xiàn)場設(shè)備所需的非周期性通信以進行組態(tài)、診斷和報警處理。 PROFIBUSDP 用于現(xiàn)場層的告訴數(shù)據(jù)傳送， DP 主站周期地讀取從站的輸入信息并向從站發(fā)送輸出信息。除傳輸安全性 、傳輸距離和高傳輸速度等要求外，在過程自動化場合，一根公共電纜必須傳輸數(shù)據(jù)和電源。 FCB 位與FCV 位聯(lián)合使用以防 幀丟失或幀重疊。當(dāng) b7=1 時， b6b5 表示 FCB與 FCV， FCB 位為幀計數(shù)位， 0/1 交錯。（ 3）數(shù)據(jù)段長度可變的幀。 圖 23 FDL 幀的組成結(jié)構(gòu) FDL 幀的格式總共有三種：（ 1）不帶數(shù)據(jù)且長度固定的幀；它包括請求幀、應(yīng)答幀、簡短應(yīng)答幀。當(dāng)它從主站接受到一個無錯報文后，可獨立向主站發(fā)出應(yīng)答報文。只需將其管腳連接到 I/O 信號線上及總線電纜上即可。因此使用 SPM2 和其它一些外圍器件即可完成連接 PROFIBUSDP 功能。 SPM2具有 64I/O 位接口，部分 I/O 可設(shè)置為輸入或輸出，具有 I/O 診斷位。可用于傳感器、執(zhí)行機構(gòu)、開關(guān)設(shè)備、顯示設(shè)備和熱電偶測量?？蓪ぶ?1M 字節(jié) 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 7 J u n 2 00 6 S he e t o f F i l e : E : \畢業(yè)設(shè)計 \陳淋 \ M yD e s i gn 1 .d db D r a w n B y :b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b80 p 1起始位 數(shù)據(jù)位 偶校驗停止位1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 7 J u n 2 00 6 S he e t o f F i l e : E : \ 畢業(yè)設(shè)計 \ 陳淋 \ M yD e s i gn 1 .d db D r a w n B y :P RO FI BU SD AE S AES AE D AEDADASASA站1 站2的外部信 息報文存儲器，總線存取驅(qū)動由硬件完成。這種芯片可使可編程序控制器、個人計算機、驅(qū)動控制器、人機接口等設(shè)備減輕通信任務(wù)負(fù)擔(dān)。 ASPC2 是一種用于主站的智能通信芯片，支持 PROFIBUSDP 和PROFIBUSFMS 協(xié)議。 可處理報文、地址碼及備份數(shù)據(jù)序列，可完全按照協(xié)議，完成 PROFIBUSDP 網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)通信，加快了協(xié)議的處理過程，現(xiàn)場設(shè)備及接口模塊中微處理器的工作也可以減輕。 SIM 1 芯片用于 PROFIBUSPA 單元，數(shù)據(jù)傳輸符合 IEC 11582。 SPC 4 用于 PROFIBUSDP 從站連接時使用帶隔離的 RS485 驅(qū)動。在與應(yīng)用對象之間硬件連接方面，微處理了提供方便的接口。數(shù)據(jù)傳送來自一個 的 RAM。具有 的信息報文存儲器， SPC 3 可獨立完成全部 PROFIBUSDP 通信功能，這樣可加速通信協(xié)議的執(zhí)行，而且可減少接口模板微處理器中的軟件程序。但是如果協(xié)議的傳輸速度超過 500Kbps 或與 IEC11582 傳輸技術(shù)連接時，建議使用 ASIC 協(xié)議芯片。 3 PROFIBUS –DP 總線的實現(xiàn) 現(xiàn)場總線實現(xiàn)的 3 個重要條件是：系列芯片 、 軟件技術(shù)和開發(fā)工具。 診斷功能：經(jīng)過擴展的 PROFIBUSDP 診斷功能是對故障進行快速定位，診斷信息在總體上傳輸并由主站收集，這些診斷信息分為 3 類：本站診斷操作，即本站設(shè)備的一般操作狀態(tài)，如溫度過高、電壓過低；模塊診斷操作，即一個站點的某一個 I/O 模塊出現(xiàn)故障（如 8 位的輸出模塊）；通道診斷操作，表示一個單獨的輸入輸出位的故障 ，如輸出通道 7 短路。 總線存取方式為：各主站間為令牌傳 送，主站與從站間為主－從傳送，它支持單主或多主站系統(tǒng)，總線上主、從站最多為 126 點 通信方式：用戶數(shù)據(jù)傳送采用點對點方式，控制指令可用廣播方式。 PROFIBUSDP 的主要特點有： 傳輸技術(shù)可用 RS485 雙絞線、雙線電纜或光纜。 2 PROFIBUSDP 的主要特點 中央控制器（主站）周期性地讀取從設(shè)備（從站）的輸入信息，并周期性地向從站發(fā)送輸出信息，總線循環(huán)時間必須比中央控制器的程序循環(huán)時間短，在很多應(yīng)用場合，程序循環(huán)時間約為 10ms。 DP 主站上帶可變定時器的用戶數(shù)據(jù)傳送監(jiān)視。各 DP 從站的動態(tài)激活 、 DP 從站組態(tài)的檢查 均由總 線完成，同時總線還具有 強大的診斷功能， 可提供 三級診斷信息 、 輸入或輸 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 出的同步 、 通過總線給 DP 從站賦予地址 、 通過總線對 DP 主站（ DPM1）進行配置 等等 。 PROFIBUSDP 的傳輸 采用 RS485 雙絞線、雙線電纜或光纜 ，傳輸 波特率從 。 PROFIBUS 總線循環(huán)時間必須要比主站（ PLC）程序循環(huán)時間短。 數(shù)據(jù)鏈路層（ FDL）的主要 任務(wù)是保證數(shù)據(jù)的可靠性。在總線系統(tǒng)初建時，主站介質(zhì)存取控制 MAC的任務(wù)是制定總線上的站點分配 ， 并建立邏輯環(huán)。在 PROFIBUS 中，第二層為現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層 ，介質(zhì)存取控制具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)?順 序， MAC 必須確保在任何一個時刻只有一個站點發(fā)送數(shù)據(jù)。該協(xié)議是通過 OSI 參考模型第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）來實現(xiàn)的。這里所指的通訊方式與物理連接方式無關(guān)，即無論采用上述何種物理連接方式，邏輯通訊上都可以使用 FMS、 FDL 或 DP 的通訊方式。 PROFIBUS 第 2 層按照非連