profibusdp現(xiàn)場(chǎng)總線通信網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用系統(tǒng)

5PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線

PROFIBUS（PROCESSFIELDBUS的縮寫）是由Siemens等公司組織開發(fā)的一種國(guó)際化的、開放的、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。先后成為德國(guó)和歐洲的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)（DIN19245和EN50170），并于2000IEC61158國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)之一，2001年成為我國(guó)的機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T10308.3-2001。1995PROFIBUS用戶組織，該組織遍布世界各地。1997年我國(guó)成立了PROFIBUS專業(yè)委員會(huì)CPO（ChinesePROFIBUSUserOrganization）。PROFIBUS由以下三個(gè)兼容部分組成。PROFIBUS-DP：用于傳感器和執(zhí)行器級(jí)的高速數(shù)據(jù)傳輸，它以DIN19245的第一部分為基礎(chǔ)，根據(jù)其所需要達(dá)到的目標(biāo)對(duì)通信功能加以擴(kuò)充，DP的傳輸速率可達(dá)12Mbps，一般構(gòu)成單主站系統(tǒng)，主站、從站間采用循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸方式。5.1PROFIBUS概述1它的設(shè)計(jì)旨在用于設(shè)備一級(jí)的高速數(shù)據(jù)傳輸。在這一級(jí)，中央控制器（如PLC/PC）通過(guò)高速串行線同分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（如I/O、驅(qū)動(dòng)器、閥門等）進(jìn)行通信，同這些分散的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換多數(shù)是周期性的。PROFIBUS-PA：對(duì)于安全性要求較高的場(chǎng)合，制定了PROFIBUS-PA協(xié)議，這由DIN19245的第四部分描述。PA具有本質(zhì)安全特性，它實(shí)現(xiàn)了IEC1158-2規(guī)定的通信規(guī)程。PROFIBUS-PA是PROFIBUS的過(guò)程自動(dòng)化解決方案，PA將自動(dòng)化系統(tǒng)和過(guò)程控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如壓力、溫度和液位變送器等連接起來(lái)，代替了4~20mA模擬信號(hào)傳輸技術(shù)，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的規(guī)劃、敷設(shè)電纜、調(diào)試、投入運(yùn)行和維修等方面可節(jié)約成本40%之多，并大大提高了系統(tǒng)功能和安全可靠性，因此PA尤其適用于石油、化工、冶金等行業(yè)的過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)。PROFIBUS-FMS：它的設(shè)計(jì)是旨在解決車間一級(jí)通用性通2

信任務(wù)，F(xiàn)MS提供大量的通信服務(wù)，用以完成以中等傳輸速率進(jìn)行的循環(huán)和非循環(huán)的通信任務(wù)。為了滿足苛刻的實(shí)時(shí)要求，PROFIBUS協(xié)議具有如下特點(diǎn)：（1）不支持長(zhǎng)信息段>235B（實(shí)際最大長(zhǎng)度為255B，數(shù)據(jù)最大長(zhǎng)度244B，典型長(zhǎng)度120B）。（2）不支持短信息組塊功能。由許多短信息組成的長(zhǎng)信息包不符合短信息的要求，因此，PROFIBUS不提供這一功能（實(shí)際使用中可通過(guò)應(yīng)用層或用戶層的制定或擴(kuò)展來(lái)克服這一約束）。（3）本規(guī)范不提供由網(wǎng)絡(luò)層支持運(yùn)行的功能。（4）除規(guī)定的最小組態(tài)外，根據(jù)應(yīng)用需求可以建立任意的服務(wù)子集。這對(duì)小系統(tǒng)（如傳感器等）尤其重要。（5）其他功能是可選的，如口令保護(hù)方法等。（6）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫强偩€形，兩端帶終端器或不帶終端器。（7）介質(zhì)、距離、站點(diǎn)數(shù)取決于信號(hào)特性，如對(duì)屏蔽雙絞線，單段長(zhǎng)度小于或等于1.2km，不帶中繼器，每段32個(gè)3

站點(diǎn)。（網(wǎng)絡(luò)規(guī)模：雙絞線，最大長(zhǎng)度9.6km；光纖，最大長(zhǎng)度90km；最大站數(shù)，127個(gè)）（8）傳輸速率取決于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜涂偩€長(zhǎng)度，從9.6kbps到12Mbps不等。（9）在傳輸時(shí)，使用半雙工，異步，滑差（Slipe）保護(hù)同步（無(wú)位填充）。（10）報(bào)文數(shù)據(jù)的完整性，用海明距離HD=4，同步滑差檢查和特殊序列，以避免數(shù)據(jù)的丟失和增加。（11）地址定義范圍為：0~127（對(duì)廣播和群播而言，127是全局地址），對(duì)區(qū)域地址、段地址的服務(wù)存取地址（服務(wù)存取點(diǎn)LSAP）的地址擴(kuò)展，每個(gè)6bit。（12）使用兩類站：主站（主動(dòng)站，具有總線存取控制權(quán)）和從站（被動(dòng)站，沒有總線存取控制權(quán)）。如果對(duì)實(shí)時(shí)性要求不苛刻，最多可用32個(gè)主站，總站數(shù)可達(dá)127個(gè)。（13）總線存取基于混合、分散、集中三種方式：主站間用令牌傳輸，主站與從站之間用主—從方式。令牌在由主4

站組成的邏輯令牌環(huán)中循環(huán)。如果系統(tǒng)中僅有一主站，則不需要令牌傳輸。這是一個(gè)單主站—多從站的系統(tǒng)。最小的系統(tǒng)配置由一個(gè)主站和一個(gè)從站或兩個(gè)主站組成。（14）數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)有兩類：非循環(huán)的：有/無(wú)應(yīng)答要求的發(fā)送數(shù)據(jù)；有應(yīng)答要求的發(fā)送和請(qǐng)求數(shù)據(jù)。循環(huán)的（輪詢）：有應(yīng)答要求的發(fā)送和請(qǐng)求數(shù)據(jù)。PROFIBUS廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通、電力等其它自動(dòng)化領(lǐng)域，PROFIBUS的典型應(yīng)用如圖8-32所示。5工廠管理級(jí)總線循環(huán)時(shí)間<1000ms車間級(jí)總線循環(huán)時(shí)間<100ms現(xiàn)場(chǎng)級(jí)總線循環(huán)時(shí)間<10ms工廠管理系統(tǒng)MMS,TCP/IPBackbonePROFIBUS-FMSPROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備遠(yuǎn)程I/O設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳感器傳動(dòng)裝置變送器PROFIBUS-PA網(wǎng)關(guān)CNCPCPCPLSPLCM圖8-32PROFIBUS的典型應(yīng)用61.PROFIBUS-DP的物理層PROFIBUS-DP的物理層支持屏蔽雙絞線和光纖電纜兩種傳輸介質(zhì)。（1）DP（RS-485）的物理層對(duì)于屏蔽雙絞電纜的基本類型來(lái)說(shuō)，PROFIBUS的物理層（第1層）實(shí)現(xiàn)對(duì)稱的數(shù)據(jù)傳輸，符合EIARS-485標(biāo)準(zhǔn)（也稱為H2）。一個(gè)總線段內(nèi)的導(dǎo)線是屏蔽雙絞電纜，段的兩端各有一個(gè)終端器，如圖8-33所示。

5.2PROFIBUS-DP的通信模型

DGND(5)RS-485段390Ω220Ω390Ω390Ω220Ω390ΩVP(6)VP(6)DGND(5)…最多32個(gè)站AB圖8-33RS-485總線段的結(jié)構(gòu)7①傳輸程序用于PROFIBUSRS-485的傳輸程序是以半雙工、異步、無(wú)間隙同步為基礎(chǔ)的。數(shù)據(jù)的發(fā)送用NRZ（不歸零）編碼，即1個(gè)字符幀為11位（bit），如圖8-34所示。在傳輸期間，二進(jìn)制“1”對(duì)應(yīng)于RXD/TXD-P（Receive/Transmit-Data-P）線上的正電位，而在RXD/TXD-N線上則相反。各報(bào)文間的空閑（idle）狀態(tài)對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制“1”信號(hào)，如圖8-35所示。b1b2b3b4b5b6b8b7p0位含義20MSB27LSB（“0”或“1”信號(hào)）信息位起始（“0”信號(hào)）奇偶校驗(yàn)位（“0”或“1”信號(hào)）1停止位（“1”信號(hào)）LSB最低有效位MSB最高有效位圖8-34PROFIBUSUART數(shù)據(jù)幀8②總線連接國(guó)際性的PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)EN50170推薦使用9針D型連接器用于總線站與總線的相互連接。D型連接器的插座與總線站相連接，而D型連接器的插頭與總線電纜相連接。9針D型連接器的針腳分配如表8-11所示。③總線終端器當(dāng)總線系統(tǒng)運(yùn)行的傳輸速率大于1.5Mbps時(shí)，由于所連接站的電容性負(fù)載而引起導(dǎo)線反射，因此必須使用附加有軸向電感的總線連接插頭，如圖8-36所示。二進(jìn)制信號(hào)A導(dǎo)線B導(dǎo)線101110圖8-35用NRZ傳輸時(shí)的信號(hào)形狀9引腳號(hào)信號(hào)名稱設(shè)計(jì)含義1SHIELD屏蔽或功能地24V2M24輸出電壓的地（輔助電源）3RXD/TXD-P接收/發(fā)送數(shù)據(jù)-正，B線4CNTR-P方向控制信號(hào)P5DGND數(shù)據(jù)基準(zhǔn)電位（地）6VP供電電壓-正7P24正24V輸出電壓（輔助電源）8RXD/TXD-N接收/發(fā)送數(shù)據(jù)-負(fù)，A線9CMTR-N方向控制信號(hào)N表8-119針D型連接器的針腳分配①該類信號(hào)是強(qiáng)制性的，它們必須使用。

10站BAL1110nHBAVP(6)總線驅(qū)動(dòng)器DGND(5)TxD/RxD-N(8)總線導(dǎo)線總線導(dǎo)線TxD/RxD-P(3)390Ω390Ω220ΩL2110nHL4110nHL3110nH圖8-36傳輸速率大于1.5Mbps的連接結(jié)構(gòu)11RS-485總線驅(qū)動(dòng)器可采用SN75176，當(dāng)通信速率超過(guò)1.5Mbps時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用高速型總線驅(qū)動(dòng)器，如SN75ALS1176等。（2）DP（光纖電纜）的物理層PROFIBUS第1層的另一種類型是以PNO（PROFIBUS用戶組織）的導(dǎo)則“用于PROFIBUS的光纖傳輸技術(shù)，版本1.1，1993年7月版”為基礎(chǔ)的，它通過(guò)光纖導(dǎo)體中光的傳輸來(lái)傳送數(shù)據(jù)。光纖電纜允許PROFIBUS系統(tǒng)站之間的距離最大到15km。2.PROFIBUS-DP的數(shù)據(jù)鏈路層（FDL）根據(jù)OSI參考模型，數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定總線存取控制、數(shù)據(jù)安全性以及傳輸協(xié)議和報(bào)文的處理。在PROFIBUS-DP中，數(shù)據(jù)鏈路層（第2層）稱為FDL層（現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層）。3.PROFIBUS-DP的用戶層用戶層包括DDLM和用戶接口/用戶等，它們?cè)谕ㄐ胖袑?shí)現(xiàn)各種應(yīng)用功能。12PROFIBUS-DP協(xié)議是為自動(dòng)化制造工廠中分散的I/O設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所需要的高速數(shù)據(jù)通信而設(shè)計(jì)的。典型的DP配置是單主站結(jié)構(gòu)，如圖8-37所示。5.3PROFIBUS-DP的總線設(shè)備類型

DP從站(被動(dòng)站)DP主站(1類)令牌總線圖8-37DP單主站結(jié)構(gòu)13DP主站與DP從站間的一個(gè)報(bào)文循環(huán)由DP主站發(fā)出的請(qǐng)求幀（輪詢報(bào)文）和由DP從站返回的有關(guān)應(yīng)答或響應(yīng)幀組成。1．DP主站（1類）1類DP主站循環(huán)地與DP從站交換用戶數(shù)據(jù)。2．DP從站DP從站只與裝載此從站的參數(shù)并組態(tài)它的DP主站交換用戶數(shù)據(jù)。DP從站可以向此主站報(bào)告本地診斷中斷和過(guò)程中斷。3．DP主站（2類）2類DP從站是編程裝置，診斷和管理設(shè)備。4．DP組合設(shè)備可以將1類DP主站、2類DP主站和DP從站組合在一個(gè)硬件模塊中形成一個(gè)DP組合設(shè)備。實(shí)際上，這樣的設(shè)備是很常見的。14對(duì)一種設(shè)備類型的特性GSD以一種準(zhǔn)確定義的格式給出其全面而明確的描述。GSD文件由生產(chǎn)廠商分別針對(duì)每一種設(shè)備類型準(zhǔn)備并以設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)清單的形式提供給用戶，這種明確定義的文件格式便于讀出任何一種PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)文件，并用在組態(tài)總線系統(tǒng)時(shí)自動(dòng)使用這些信息。GSD分為以下三部分。（1）總體說(shuō)明包括廠商和設(shè)備名稱、軟硬件版本情況、支持的波特率、可能的監(jiān)控時(shí)間間隔及總線插頭的信號(hào)分配。（2）DP主設(shè)備相關(guān)規(guī)格包括所有只適用于DP主設(shè)備的參數(shù)（例如可連接的從設(shè)備的最多參數(shù)或加載和卸載能力）。從設(shè)備沒有這些規(guī)定。（3）從設(shè)備的相關(guān)規(guī)格5.4設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)文件（GSD）

15包括與從設(shè)備有關(guān)的所有規(guī)定（例如I/O通道的數(shù)量和類型、診斷測(cè)試的規(guī)格及I/O數(shù)據(jù)的一致性信息）。所有PROFIBUS-DP設(shè)備的GSD文件均按PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了符合性試驗(yàn)，在PROFIBUS用戶組織的網(wǎng)站中有GSD庫(kù)。廠商必須為每種DP從設(shè)備類型和每種1類DP主設(shè)備類型向PROFIBUS用戶組織申請(qǐng)標(biāo)識(shí)號(hào)，各地區(qū)辦事處均可領(lǐng)取申請(qǐng)表格。PROFRIBUS-DP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)有兩種方式：一種通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，原則上只要微處理器或微控制器配有內(nèi)部或外部的異步串行通信接口（UART），PROFIBUS-DP協(xié)議在任何微處理器或微控制器上都可以實(shí)現(xiàn)。但是，如果協(xié)議的傳輸速率超過(guò)500kbps時(shí)，則應(yīng)當(dāng)使用ASIC通信控制器。

6PROFIBUS-DP通信網(wǎng)絡(luò)

6.1PROFIBUS-DP從站和主站的實(shí)現(xiàn)

16采用何種方式，主要取決于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的復(fù)雜程度、需要的性能和功能。1.簡(jiǎn)單DP從站的實(shí)現(xiàn)這是最簡(jiǎn)單的協(xié)議實(shí)現(xiàn)方式。在單片中包括了協(xié)議的全部功能，不需要任何微處理器或軟件，只需外加總線接口驅(qū)動(dòng)裝置、晶振和電力電子。如西門子的SPM2ASIC或Delta-t的IXI芯片，使用這些ASIC芯片只受I/O數(shù)據(jù)位數(shù)多少的限制。2.智能化DP從站的實(shí)現(xiàn)在這個(gè)方式中，PROFIBUS協(xié)議的關(guān)鍵時(shí)間部分由協(xié)議芯片實(shí)現(xiàn)，其余部分由微控制器的軟件完成。目前所提供的智能化從站設(shè)備所用通信控制器有Siemens公司的SPC3和SPC4，Delta-t公司的IXI和IAM公司的PBS。這些ASIC芯片提供的接口是通用性的，可以與8位或16位微處理器和微控制器直接連接。MOTOROLA及其它公司還提供了微處理器內(nèi)集成PROFIBUS-DP協(xié)議的芯片。3.復(fù)雜DP主站的實(shí)現(xiàn)在這個(gè)方式中，PROFIBUS-DP協(xié)議的關(guān)鍵部分由通信控制器實(shí)現(xiàn)，其余部分由微處理器或微控制器的軟件完成。17目前主站通信控制器有Siemens公司的ASPC2，Delta-t公司的IXI和IAM公司的PBM，這些芯片均可以與各種通用的微處理器和微控制器接口。1.SPC3功能簡(jiǎn)介SPC3為PROFIBUS智能從站提供了廉價(jià)的配置方案，與SPC2相比，SPC3存儲(chǔ)器內(nèi)部管理和組織有所改進(jìn)，并支持PROFIBUS-DP。SPC3內(nèi)部集成了1.5KB的雙口RAM作為SPC3與軟件/程序的接口。整個(gè)RAM被分為192段，每段8字節(jié)。用戶尋址由內(nèi)部MS（Microsequencer）通過(guò)基址指針（Base-Pointer）來(lái)實(shí)現(xiàn)?；分羔樋晌挥诖鎯?chǔ)器的任何段。所以，任何緩存都必須位于段首?？偩€接口是一參數(shù)化的8位同步/異步接口，可使用各種Intel和Motorola處理器/微處理器。用戶可通過(guò)11位地址總線直接訪問(wèn)1.5KB的雙口RAM或參數(shù)存儲(chǔ)器。

6.2從站通信控制器SPC3

18處理器上電后，程序參數(shù)（站地址、控制位等）必須傳送到參數(shù)寄存器和方式寄存器。任何時(shí)候狀態(tài)寄存器都能監(jiān)視MAC的狀態(tài)。各種事件（診斷、錯(cuò)誤等）都能進(jìn)入中斷寄存器，通過(guò)屏蔽寄存器使能，然后通過(guò)響應(yīng)寄存器響應(yīng)。SPC3有一個(gè)共同的中斷輸出?？撮T狗定時(shí)器有3種狀態(tài)Baud_Search、Baud_Control、Dp_Control。微順序控制器（MS）控制整個(gè)處理過(guò)程。程序參數(shù)（緩存器指針、緩存器長(zhǎng)度、站地址等）和數(shù)據(jù)緩存器包含在內(nèi)部1.5KB雙口RAM中。在UART中，并行、串行數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換，SPC3能自動(dòng)調(diào)整波特率?？臻e定時(shí)器（IdleTimer）直接控制串行總線的時(shí)序。2.SPC3引腳介紹SPC3為44引腳PQFP封裝，引腳說(shuō)明如表8-12所示。19表8-12SPC3引腳說(shuō)明

20表8-12SPC3引腳說(shuō)明（續(xù)1）21表8-12SPC3引腳說(shuō)明（續(xù)2）

注意：1）所有以X開頭的信號(hào)低電平有效2）VDD=+5V，VSS=GND223.PROFIBUS-DP的RS-485傳輸接口電路PROFIBUS接口數(shù)據(jù)通過(guò)RS-485傳輸，SPC3通過(guò)RTS、TXD、RXD引腳與電流隔離接口驅(qū)動(dòng)器相連。PROFIBUS-DP的RS-485傳輸接口電路如圖8-38所示。PROFIBUS接口是一帶有下列引腳的9針D型接插件，引腳定義如下：引腳1：Free引腳2：Free引腳3：B線引腳4：請(qǐng)求發(fā)送（RTS）引腳5：5V地（M5）引腳6：5V電源（P5）引腳7：Free引腳8：A線引腳9：Free必須使用屏蔽線連接接插件，根據(jù)DIN19245,Freepin可選用。如果使用，必須符合DIN192453標(biāo)準(zhǔn)。23圖8-38PROFIBUS-DP的RS-485傳輸接口電路

2MMM2M2M2M2P52M0.01μF0.01μFP52P52P5P5100kΩ100kΩ300Ω300Ω680Ω×2300Ω&20kΩMM680Ω1.2kΩ0.01μF2P5P52P52P5SPC3/ASPC2HCPL-0601HCPL-7721HCPL-772174HC13265ALS11760.01μFRTSCTSTXDRXD12347658124658124658373712465837A線B線2M2P54RTS8312567924在圖8-38中，M、2M為不同的電源地，P5、2P5為兩組不共地的＋5V電源。74HC132為施密特與非門。4.PROFIBUS-DP從站的狀態(tài)機(jī)制PROFIBUS-DP從站的狀態(tài)機(jī)制很好地說(shuō)明了DP從站是如何工作的。（1）Power_On（通電）僅在Power_On狀態(tài)，從站接收二類主站的Set_Slave_Add報(bào)文以改變從站地址，從站應(yīng)具有非易失性存儲(chǔ)器從站存儲(chǔ)地址。（2）Wait_Prm（等待參數(shù)化）內(nèi)部啟動(dòng)后，從站期望一參數(shù)化報(bào)文或Get_Cfg報(bào)文。此時(shí)，從站排斥其它形式的報(bào)文或拒絕處理，此時(shí)數(shù)據(jù)通信不能進(jìn)行。參數(shù)化報(bào)文至少含有根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求的信息（如標(biāo)識(shí)號(hào)、同步、鎖定能力等），此外，它還含有與用戶有關(guān)的參數(shù)數(shù)據(jù)并由用戶定義這些數(shù)據(jù)。（3）Wait_Cfg（等待組態(tài)）組態(tài)報(bào)文中規(guī)定輸入輸出字節(jié)數(shù)，在每次報(bào)文循環(huán)中，主站告知從站有多少I/O字節(jié)要交換。此外，可應(yīng)用Get_Cfg25報(bào)文使每一主站掃描任一從站的組態(tài)數(shù)據(jù)。從站在任何狀態(tài)都能接收Get_Cfg報(bào)文。（4）Data_Exchange(數(shù)據(jù)交換)當(dāng)參數(shù)化和組態(tài)已被接收時(shí)，主站會(huì)對(duì)從站進(jìn)行再次診斷，確保它對(duì)從站的參數(shù)化和組態(tài)是正確無(wú)誤的，然后進(jìn)入數(shù)據(jù)交換階段，此時(shí)，從站能接收以下報(bào)文：Data_Exchange，Read_Inputs，Read_Outputs，Slave_Diag，Chk_Cfg，Set_Prm，Get_Cfg，Global_Control等。（5）Watchdog（看門狗） 在參數(shù)化時(shí)，從站接收到看門狗定時(shí)器的值，如果總線擁擠而未能觸發(fā)看門狗，狀態(tài)機(jī)制進(jìn)入故障安全狀態(tài)等待參數(shù)化。1.ASPC2介紹ASPC2是Siemens公司生產(chǎn)的主站通信控制器，該通信控制器可以完全處理PROFIBUSEN50170的第一層和第二6.3主站通信控制器ASPC2與通信處理器26層，同時(shí)ASPC2還為PROFIBUS-DP和使用段耦合器的PROFIBUS-PA提供一個(gè)主站。ASPC2通信控制器用作一個(gè)DP主站時(shí)需要龐大的軟件（約64kB），軟件使用要有許可證且需要支付費(fèi)用。如此高度集成的控制芯片可以用于制造業(yè)和過(guò)程工程中。對(duì)于可編程控制器、個(gè)人計(jì)算機(jī)、電機(jī)控制器、過(guò)程控制系統(tǒng)直至下面的操作員監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，ASPC2有效地減輕了通信任務(wù)。PROFIBUSASIC可用于從站應(yīng)用，鏈接低級(jí)設(shè)備（如：控制器、執(zhí)行器、測(cè)量變送器和分散I/O設(shè)備）。2.CP5611通信處理器CP5611是Siemens公司推出的通信處理器，購(gòu)買時(shí)需另附軟件使用費(fèi)。用于工控機(jī)連接到PROFIBUS和SIMATICS7的MPI。支持PROFIBUS的主站和從站、PG/OP、S7通信。OPCServer軟件包已包含在通信軟件供貨，但是需要SOFTNET支持。（1）CP5611通信處理器主要特點(diǎn)27不帶有微處理器；經(jīng)濟(jì)的PROFIBUS接口：①1類PROFIBUS-DP主站或2類SOFTNET-DP進(jìn)行擴(kuò)展；②PROFIBUS-DP從站與SOFTNET-DP從站；③帶有SOFTNETS7的S7通信。OPC作為標(biāo)準(zhǔn)接口；CP5611是基于PCI總線的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)接口卡，可以插在PC機(jī)及其兼容機(jī)的PCI總線插槽上，在PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中作為主站或從站使用；作為PC機(jī)上的編程接口，可使用NCMPC和STEP7軟件；作為PC機(jī)上的監(jiān)控接口，可使用WinCC，F(xiàn)ix，組態(tài)王，力控等；支持的通信速率最大為12Mbps；設(shè)計(jì)可用于工業(yè)環(huán)境。（2）CP5611與從站通信的過(guò)程28當(dāng)CP5611作為網(wǎng)絡(luò)上的主站時(shí)，CP5611通過(guò)輪詢方式與從站進(jìn)行通信。這就意味著主站要想和從站通信，首先發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求數(shù)據(jù)幀，從站得到請(qǐng)求數(shù)據(jù)幀后，向主站發(fā)送一響應(yīng)幀。請(qǐng)求幀包含主站給從站的輸出數(shù)據(jù)，如果當(dāng)前沒有輸出數(shù)據(jù)，則向從站發(fā)送一空幀。從站必須向主站發(fā)送響應(yīng)幀，響應(yīng)幀包含從站給主站的輸入數(shù)據(jù)，如果沒有輸入數(shù)據(jù)，也必須發(fā)送一空幀，才完成一次通信。通常按地址增序輪詢所有的從站，當(dāng)與最后一個(gè)從站通信完以后，接著再進(jìn)行下一個(gè)周期的通信。這樣就保證所有的數(shù)據(jù)（包括輸出數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)）都是最新的。主要報(bào)文有：令牌報(bào)文，固定長(zhǎng)度沒有數(shù)據(jù)單元的報(bào)文，固定長(zhǎng)度帶數(shù)據(jù)單元的報(bào)文，變數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的報(bào)文。3．CP5613通信處理器CP5613是Siemens公司推出的基于PCI總線的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)接口卡，其報(bào)價(jià)已包括軟件使用費(fèi)，目前，一般使用該通信處理器。用于工控機(jī)連接到PROFIBUS，一個(gè)PROFIBUS接口，僅支持DP主站、PG/OP、S7通信。OPCServer軟件包已包含在通信軟件供貨。29CP5613通信處理器主要特點(diǎn)：集成微處理器；經(jīng)由雙端口RAM能最快速地訪問(wèn)過(guò)程數(shù)據(jù)；由于減輕主機(jī)CPU的負(fù)載，工控機(jī)的計(jì)算性能得以提高；OPC作為標(biāo)準(zhǔn)接口，OPCServer軟件包已包含在通信軟件的供貨范圍內(nèi)；在一個(gè)DP循環(huán)過(guò)程中，保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性；依靠即插即用和診斷工具，縮短調(diào)試時(shí)間；通過(guò)等距模式支持，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用；用雙端口RAM，易于移植到其它操作系統(tǒng)；可用于高溫的工業(yè)環(huán)境。另外，帶有微處理器的通信處理器還有CP5613FO、CP5614、CP5614FO。CP5613FO用于光纖通信，其它特點(diǎn)與CP5613相同。CP5614用于工控機(jī)連接到PROFIBUS，兩個(gè)PROFIBUS接口，支持DP主站和從站、PG/OP、S7通信，OPCServer軟件包已包含在通信軟件供貨。CP5614FO用于光纖通信，其它與CP5614相同。304.CP5511/5512通信處理器用于帶有PCMCIA插槽的編程器/便攜式PC連接到PROFIBUS和SIMATICS7的MPI。支持PROFIBUS主站和從站、PG/OP、S7通信。OPCServer軟件包已包含在通信軟件供貨，但是需要SOFTNET支持。從站的設(shè)計(jì)分兩種，一種就是利用現(xiàn)成的從站接口模塊如IM183、IM184開發(fā)，這時(shí)只要通過(guò)IM183/184上的接口開發(fā)就行了。另一種則是利用芯片進(jìn)行深層次的開發(fā)。對(duì)于簡(jiǎn)單的開發(fā)如遠(yuǎn)程IO測(cè)控，用LSPM系列就能滿足要求，但是如果開發(fā)一個(gè)比較復(fù)雜的智能系統(tǒng)，那么最好選擇SPC3，下面介紹采用SPC3進(jìn)行PROFIBUS-DP從站的開發(fā)過(guò)程。1.硬件電路7PROFIBUS-DP應(yīng)用系統(tǒng)7.1PROFIBUS-DP從站的設(shè)計(jì)31SPC3通過(guò)一塊內(nèi)置的1.5KB雙口RAM與CPU接口，它支持多種CPU，包括Intel、Siemens、Motorola等。SPC3與AT89S52CPU的接口電路如圖8-39所示。圖8-39SPC3與AT89S52的接口電路AT89S52SPC374HC04+5V3kΩ×51kΩ×4+5V0.47μF1kΩ光電隔離65ALS1176148MHz驅(qū)動(dòng)器P27P26P25P24P23P22P21P20P07P06P05P04P03P02P01P00ALEWRRDINT0P17AB7AB6AB5AB4AB3AB2AB1AB0DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1

ALEXWRXRDXINTRESET

DB0CLKXCTSVDDXCSMODEXTEST0XTEST1DIVIDERAB8AB9AB10XINT/MOTVSS

CLKOUTXDATAEXCHXREADY/XDTACKRTSTXDRXD32SPC3中雙口RAM的地址為1000H~15FFH。2.軟件開發(fā)SPC3的軟件開發(fā)難點(diǎn)是在系統(tǒng)初始化時(shí)對(duì)其64字節(jié)的寄存器進(jìn)行配置，這個(gè)工作必須與設(shè)備的GSD文件相符，否則將會(huì)導(dǎo)致主站對(duì)從站的誤操作。在開發(fā)包4中有SPC3接口單片微控制器的C源代碼（KeilC51編譯器），用戶只要對(duì)其做少量改動(dòng)就可在項(xiàng)目中運(yùn)用。從站的代碼共有四個(gè)文件，分別是Userspc3.c、Dps2spc3.c、Intspc3.c、Spc3dps2.h，其中Userspc3.c是用戶接口代碼，所有的工作就是找到標(biāo)有example的地方將用戶自己的代碼放進(jìn)去，其它接口函數(shù)源文件和中斷源文件都不必改。1.PROFIBUS-DP從站智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)PROFIBUS-DP從站智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖8-40所示。7.2PROFIBUS-DP從站智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)33下面以FBPRO-8DI八路隔離型數(shù)字量輸入智能節(jié)點(diǎn)和FBPRO-4MV四通道隔離型毫伏信號(hào)輸入智能節(jié)點(diǎn)為例介紹PROFIBUS-DP從站智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2.FBPRO-8DI八路隔離型數(shù)字量輸入智能節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）硬件結(jié)構(gòu)FBPRO-8DI八路數(shù)字量輸入智能節(jié)點(diǎn)的硬件框圖如圖8-41所示。在該智能節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)中，讀取數(shù)字量輸入的口地址為0DFFFH，SPC3的起始地址為1000H，設(shè)定智能節(jié)點(diǎn)從站地址號(hào)的口地址為7FFFH。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器變送器執(zhí)行器通信控制器DIP設(shè)定開關(guān)RS-485驅(qū)動(dòng)器DC/DC電源模塊+5V(其它所需電源)+24VGNDPROFIBUS-DP

總線信號(hào)處理光電隔離微控制器串行E2PROM+WDT圖8-40PROFIBUS-DP從站智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖

34圖8-41FBPRO-8DI智能節(jié)點(diǎn)的硬件框圖E2PROM+WDT驅(qū)動(dòng)器譯碼DIP設(shè)定開關(guān)1P89C51RD2+5V10kΩ22pF×216MHz+5V74HC245SPC374HC24565ALS1176R1+5V10kΩVD1A13X5045ABGDIR譯碼ALEP16P10~P13RSTRTSRDWRAD7~0A15~8INT0P17XTAL1XTAL2TXDRXD