PROFIBUS基础与组网应用-项目五 PROFIBUS基础与组网应用

目录Contents15.1认识PROFIBUS总线协议25.2PROFIBUS-DP系统组网应用5.1认识PROFIBUS总线协议01任务引入PROFIBUS（processfieldbus），面向工厂自动化、流程自动化的一种国际行的现场总线标准。PROFIBUS总线由PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMSPROFIBUS-DP（DecentralizedPeriphery，分散型外围设备)用于远程I/O（ET200S）之间的通信，实现分布式控制系统设备间的高速数据传输，传输速率在9.6Kbps～12Mbps之间可选。PROFIBUS-PA（ProcessAutomation，过程自动化)用于过程自动化，采用IEC61158-2通信规程，传输速率为31.25kbps，适用于有总线供电、本质安全要求的应用场合。PROFIBUS-FMS（FieldbusMessageSpecification，现场总线信息规范)用于车间级的数据通信，可提供通信量大的相关服务。任务准备任务实施一、PROFIBUS协议结构第一层是物理层，定义了物理的传输特性，包括总线传输介质、物理连接类型和电气特性。第二层数据链路层，称为现场总线数据链路。定义总线的介质存取控制（MAC）和现场总线链路控制（FLC）协议，实现总线的访问控制和实现数据的安全有效的发送，为上层提供透明、无差错的通道服务。PROFIBUS主站之间采用令牌总线，主从站之间采用主从方式的访问协议。现场总线链路控制（FLC）子层规定了对低层（Lowerlayerinterface,LLI）有效的第二层服务，提供服务访问点的管理与LLI相关缓冲器。第七层位应用层，定义应用功能，由低层接口（LLI）和现场总线信息规范（FMS）子层组成。LLI将FMS的服务映射到第二层（FLC）的服务；FMS将用于通信管理的应用服务和用户数据的分组，借此访问一个应用过程的通信对象，FMS主要用于协议数据单元的编码和译码。PROFIBUS-DP定义了第1、2层和用户接口层，其他第3到第7层未进行描述，这种结构保证了数据传输的快速有效，直接数据链路映像程序（DDLM）提供对第2层的访问。模型提供了RS-485传输技术和光纤传输技术；详细说明了各种PROFIBUS-DP设备的设备行为；定义了用户、系统及不同设备可以调用的应用功能，特别适合可编程控制器与现场分散的I/O设备之间的快速通信。PROFIBUS-PA采用扩展的PROFIBUS-DP协议，使用了描述现场设备行为的PA行规。根据IEC1158-2标准，此传输技术可确保其本质安全性，并使现场设备通过总线供电，使用分段式DP/PA耦合器或DP/PA连接器，PA设备能很方便的集成到DP网络。PROFIBUS-FMS定义了第一、二和七层，应用层包括现场总线信息规范（FMS）和低层接口（LLI）。FMS包括应用协议并向用户提供可广泛选用的强有力的通信服务，LLI协调不同的通信关系并向FMS提供不依赖设备的访问第二层。现场总线数据链路层FDL可完成总线访问控制和数据的可靠性。任务实施二、PROFIBUS总线存取技术PROFIBUS-PA和PROFIBUS-DP使用一致的总线存取协议，通过现场总线链路层实现，MAC子层确保在同一时刻只能由一个站点发送数据。PROFIBUS使用混合的总线存取控制机制，包括用于主站之间通信的令牌传递方式和用于主站与从站之间通信的主从方式。PROFIBUS总线支持单主和多主系统，总线上最多站点数为可达到127个，其理论地址范围：0-127，可使用地址方位为0-126，其中127为广播地址，最多可以有32个主站。主站与从站之间采用主从通信方式主站之间采用令牌传递方式（1）纯主-主系统（2）纯主-从系统（3）两种方式的组合任务实施二、PROFIBUS物理接口与传输介质

物理层规定了物理接口，即机械、电气、功能、规程等特性PROFIBUS-DP/FMS总线符合EIARS485标准，其传输程序以半双工、异步、无间隙同步为基础。一般采用9针SUB-D型接口，传输介质采用屏蔽双绞线或光纤。

而ROFIBUSPA采用符合IEC1158-2标准的传输技术，数据传输使用非直流传输的位同步、曼彻斯特编码协议，传输介质采用屏蔽或非屏蔽双芯电缆。5.2PROFIBUS-DP系统组网应用021.2.1自动控制系统概述1.2.2计算机控制系统任务引入

PROFIBUS-DP网络用于分布式I/0之间的通信，在网络组建中有主站、从站等设备。本任务是组建S7-1200之间的PROFIBUS-DP网络，实现数据传输。任务准备一、PROFIBUS-DP设备

PROFIBUS-DP网络的硬件主要有主站、从站、网络组件和网络工具等组成。分为1类主站和2类主站。1类主站（DPM1）是中央控制器，可完成总线通信控制、管理及周期性数据访问。2类主站（DPM2）可完成非周期性数据访问，如数据读写、系统配置、故障诊断及管理组态数据等。1）主站

DP从站，分配给DP主站的分布式现场设备。从站是在主站的控制下，进行现场输入信号的采集和控制信号的输出。从站设备可以是PLC一类的控制器、也可以是不具有程序存储和执行功能的分散式I/O设备，可以是现场具有总线接口的智能现场设备。

2）从站二、S7-1200组建PROFIBUS-DP网络

S7-1200可通过CM1242-5、CM1243-5通信模块连接到PROFIBUS-DP网络。CM1242-5仅用作从站。CM1243-5仅用作DPM1类主站。三、软硬件设备软件：TIAPortalV16。硬件：2台西门子S7-1200PLC1214DC/DC/DC、1台工业网络交换机、2根RJ45接头的双绞线、1个CM1243-5通信模块、1个CM1242-5通信模块，1根PROFIBUS-DP通信线缆。任务实施一、硬件组态1）新建项目2）硬件配置3）添加通信模块点开“通信模块”，点开PROFIBUS，点击CM1242-5，添加到101位置；点击项目树DP主站，双击设备组态，在硬件目录中点开“通信模块”，点开PROFIBUS，点击CM1243-5，添加到101位置。4）启用系统时钟5）组建PROFIBUS-DP网络点开项目树DP从站，双击设备组态，点击右上角的网络视图，出现图中的两台设备，点击DP从站设备上的“未分配”，点开后选择DP主站CM1243-5DP接口，然后出现图中的网络连接。或者是在DP从站设备组态界面中，点击CM1242-5模块，出现属性配置，点击DP接口，点击PROFIBUS地址，在“接口连接到”子网配置中，点击添加新子网。6）配置智能从站通信DP从站设备组态界面中，点击CM1242-5模块，出现属性配置，点击操作模式，点击智能从站通信，出现传输区域的配置，点击新增，即可增加传输数据的I/O地址。如图增加的主站发送数据为Q100，从站接收为I100，方向是指向从站，长度为1个字节；主站接收数