第6章PROFIBUS-PA.ppt

1、2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,1,本章内容,1. PROFIBUS-PA概述 2. PA的通信协议 3. PA的系统结构 4. PROFIBUS-PA的行规 5. DP-V1报文详解 6. PROFIBUS-PA的现场安装 现场总线本质安全概念（FISCO） FDT/DTM技术及其应用 PROFIBUS-PA简单系统应用举例, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,2,6.1 PROFIBUS-PA概述,PA概述 出现：竞争的需

2、要，技术发展的需要。 PROFIBUS-PA专为过程控制应用而设计，通俗的理解就是它取代了过程控制中传统的420mA的技术。它是PROFIBUS-DP的延伸和扩展，所以PA的通信协议也称为DP-V1，它和DP-V0可以同时存在于一个系统中。 过程控制的主要特点是模拟量控制为主，各种控制参数、报警参数较多，系统对安全性要求较高。在PA中，从它的通信模型、通信协议和行规里都体现出了适合于过程控制要求的特点。各种变送器、阀和执行器等都可以做成符合PA要求的从站，连接到PA网络中。 更重要的是在PROFIBUS-PA中使用了总线供电方式，引入了FISCO概念，使得它可以安全地应用于存在爆炸危险的场合。

3、PROFIBUS-PA完全符合要求最严格的化学工业过程控制的需要。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,3,6.1 PROFIBUS-PA概述,PA的技术特点 PA使用DP-V1通信协议进行通信。DP-V1是DP-V0的扩展，它不仅有循环数据通信，而且还有非循环数据通信。 循环通信完成一般的数据测量值和设备的实时状态，保证了控制的快速性；非循环数据交换主要用于过程数据的上下限范围设定、报警范围设定，以及制造商的一些特殊数据的通信。 PA在从站设备的行规中定义了应具有的特性，从而保证了不同设备制

4、造商产品的互操作性和互换性； 从站设备的行规对设备的公共参数和其基本功能，以及参数的测量值、附加特征、工程单位都做了详细规定，而且还对设备的工程维护、诊断功能、识别功能等等复杂的应用功能也做了详细的规定。从而保证了不同制造商的产品有绝对的可互换性。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,4,6.1 PROFIBUS-PA概述,PA的技术特点 PA使用同步传送技术IEC611582； 通过总线供电模式，PA可以在有爆炸危险的场合使用； MBP技术允许数字信号和设备电源通过同一电缆传送，符合了在危险

5、场合设备使用的规定，所以可以在Zone0Zone2区域使用。 PA使用FISCO模式，使得本质安全网络得以延伸； FISCO是一种新研究的本质安全应用的更有效的方法，它的根本特点就是充分利用了危险场合所允许的最大负载电流的规定，所以扩大了本质安全的设备使用数量和范围。 由于使用了GSD、EDDL、FDT/DTM，PA方便了设备的管理，并奠定了优化资源管理的基础。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,5,6.1 PROFIBUS-PA概述,过程控制使用PA的好处 减少了各种费用 项目设计、建设费

6、用降低； 大大节省安装和电缆费用； 维修费用降低； 本质安全部分的费用降低。 投资可以得到保护 统一的标准； 认证的设备； 不依赖于任何制造商的产品。 高品质的服务 在线的诊断手段； 大量的产品选择； 具有互换性的设备。 优化资源管理 高品质的工厂； 减少库存； 新旧产品的兼容性。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,6,6.2 PA的通信协议,PROFIBUS的通信协议模型 让我们再回顾一下PROFIBUS的通信协议模型, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线

7、技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,7,6.2 PA的通信协议,IEC61158-2的技术特点 基于IEC61158-2的同步传送技术的特点主要有： 数据传送 其方式为数字式、位同步、电压模式，固定的波特率31.25kbit/s，曼彻斯特编码。 数据可靠性 采用前同步信号和起、止界定符来避免差错。（interface) 电缆 使用双绞线屏蔽电缆（视使用场合而定）。 爆炸场合的保护 本征安全（EEx ia/ib）， 远程供电 通过信号电缆实现。 连接网络 可以是线型、树型、星型或混合型。 站点数量 总的站点数量可达126个，每段可达32个，具体数量要根据系统总的电

8、流损耗量而定。 电缆长度 最长可达1900m，在危险区域最长可达1000m。 中继器 最多可扩展至4台，使用中继器可使电缆距离延伸到10km。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,8,6.2 PA的通信协议,DP-V1通信协议的特点 DP-V1通信协议的特点主要有： 总线存取 主站之间采用托肯传递方式，主站和从站之间采用轮询方式。 通信 单一传送和广播服务； 一般数据交换采用循环通信方式； 报警、诊断和参数设定采用非循环通信方式。 实现功能 主站和从站之间实时数据进行循环交换； 动态激活和解除

9、从站； 分析从站组态； 通过总线实现从站的地址设定； 每个从站的输入和输出数据可多达244字节。 系统安全保证 所有的信息的海明距离HD=4； 从站的响应监测可识别主站的异常； 从站的I/O存取保护可阻止非授权主站进入； 看门狗的设置。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,9,6.2 PA的通信协议,DP-V1的组成 它是DP-V0的扩展版本。PI对PROFIBUS所有扩展的最根本的要求就是必须保证新版本向下的兼容性。为了能使用DP的扩展功能，要求DP主站和相应的从站必须支持DP-V1功能。

10、DP-V1包括循环数据交换和专为过程控制而设计的非循环数据交换，非循环数据主要指过程参数的上下限和报警范围，以及制造商的一些特殊数据。这些数据的交换对实时性的要求不是很高，所以某个数据的交换不一定在同一个总线循环周期内完成。 典型的DP-V1的总线循环周期如下图所示, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,10,6.2 PA的通信协议,DP-V1的组成 在非循环数据交换中，1类主站和从站之间的通信称为MS1通信；2类主站和从站之间的通信称为MS2通讯。所以DP-V1的通信由循环通信MS0和非循环通

11、信MS1、MS2组成。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,11,6.3 PA的系统结构,概述 在PROFIBUS系统网络中，PA的设备必须由DP段的主站控制。DP和PA的物理层不同，DP一边是RS485、异步NRZ编码、波特率可变，PA一边是IEC1158-2、同步Manchester编码、波特率固定为31.25Kbit/s。所以他们之间必须通过一个转换设备连接，这个转换设备就是耦合器或连接模块，它在PA网络中非常重要。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线

12、技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,12,6.3 PA的系统结构,概述 PA段的设备的拓扑形式可以是线型、树型，或它们的混合形式。 线型连接时，各个从站设备直接挂接在PA总线上； 树型连接时，数个从站设备可以从一个分配器上接线，该分配器连接在PA总线上。 每一个PA段的从站设备数量最多为32个，但受消耗电流总量的限制和使用场合的影响，一般要少于这个数目。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,13,6.3 PA的系统结构,概述 PA线型拓扑连接举例, PROFIB

13、US-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,14,6.3 PA的系统结构,概述 PA混合型拓扑连接举例, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,15,6.3 PA的系统结构,耦合器及其使用 使用耦合器时，DP段的波特率也不能太高，一般为45.45Kbit/s（使用Siemens耦合器），或93.65Kbit/s（使用Pepperl+Fuchs非模块型耦合器）。现在Pepperl+Fuchs的另一种模块型KL系列耦合器允

14、许DP段的波特率最高可达到12Mbit/s。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,16,6.3 PA的系统结构,耦合器及其使用 耦合器不占用设备地址，PA段的从站设备的地址和DP段的设备一起统一编排，他们之间的地址不能重叠。 使用耦合器时，主站的参数设置必须正确，即按规定的数据设置。为方便大家在实验和实际中使用，下表列出了使用不同耦合器情况下的主站参数数据，以供参考。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yo

15、nghua,17,6.3 PA的系统结构,耦合器及其使用 耦合器使用举例, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,18,6.3 PA的系统结构,连接模块及其使用 使用连接模块时，该连接模块要占用一个DP网络中的从站地址，它和连接在它下面的PA设备一起就像一个DP从站一样，但它对PA从站来说又是一个主站。PA部分的设备地址可以和DP部分的设备地址重叠。 使用连接模块时，DP可以在各种允许的波特率下运行。一个连接模块中通常集成多个即插式耦合器去驱动几个PA网段。但PA部分从站设备的组态比使用耦合器要复

16、杂一些。 一般情况下，使用耦合器要比使用连接模块要多。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,19,6.3 PA的系统结构,连接模块及其使用 连接模块使用举例, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,20,6.4 PA的行规,概述 行规及行规的作用 独立于任何制造商 互换性和互操作性 定义了具体的一类设备的性能、参数规范等, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及

17、应用教程 Copyright by Wang Yonghua,21,6.4 PA的行规,概述 PA设备行规包括通用要求和设备数据单两个文本 通用要求部分包括所有设备类型的现行有效的技术规范； 设备数据单包括一些特殊设备类别的已认可的技术规范。 现在的PA行规版本为3，它包含以下的设备数据单 压力和差压 液位、温度和流量 模拟量和数字量的输入和输出 阀门和执行机构 分析仪器, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,22,6.4 PA的行规,PA装置中的块模型 在过程控制设计中，人们常用块来描述某个控

18、制点上的一个测量点或多个测量点的特性和功能，并且通过这些类型的块的组合来表达一个自动化应用。 这些块的使用保证了设备的互换性和开放性。 块的类型 物理块（Physical Block，PB）：包含设备（硬件）的特征数据，例如设备名称、制造厂商、版本和序列号等，每个设备中只能有一个物理块。 变送块（Transducer Block，TB）：由传感器传送过来的无条件的信号经过处理后传递到功能块中，变送块中包含处理所需要的所有数据，如果系统中不需要这些处理，那么可以取消TB。 功能块（Function Block，FB）：对传感测量设备来说，在传送到控制系统之前对测量值进行最终处理所需要的所有数据都

19、包含在FB中；对执行器来说，在控制系统对其进行控制之前，对其进行控制所需要的所有数据也包含在FB中。 设备管理器（Device Manager）：它用来描述设备的结构和组织；另外它还包含着数据字典或数据一览表。设备中块和块中的数据存放位置、每个块中有多少项目等等都由设备管理器告诉我们的。 一个设备可以是单通道的，也可能是多通道的，所以它有可能包含多个TB和FB。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,23,6.4 PA的行规,PA装置中的块模型 设备管理器：PA设备中还包含一个设备管理器，它用来

20、描述设备的结构和组织；另外它还包含着数据字典或数据一览表。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,24,6.4 PA的行规,PA装置中的块模型 测量传感仪表设备的块模型, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,25,6.4 PA的行规,PA装置中的块模型 执行器输出设备的块模型, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang

21、Yonghua,26,6.4 PA的行规,PA行规中的信号链 设备中过程控制变量的处理过程如图所示 信号链的划分分两个子过程 “测量/执行”（校准、线性化、定标换算）的功能在变送块中； “预处理测量值/后处理设置”（筛选、限定值控制、故障安全行为、运行模式选择）的功能在功能块中。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,27,6.4 PA的行规,PA行规中的信号链 信号链部分功能介绍 校准功能, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright

22、 by Wang Yonghua,28,6.4 PA的行规,PA行规中的信号链 信号链部分功能介绍 限值检查功能 限值检查的实现, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,29,6.4 PA的行规,PA行规中的信号链 信号链部分功能介绍 值状态 值状态信息被附加到测量值上，这些信息说明了测量值的质量。并且在指定给每个质量等级的子状态上还提供了附加的信息。 不好（bad） 不确定（uncertain） 好（good） 故障安全特性 PA还可以提供故障安全特性。如果在测量链中出现了错误，则将设备的输出设

23、置为用户可以定义的值。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,30,6.4 PA的行规,PA设备中的数据 PA中的数据分循环数据和非循环数据 循环数据的交换使用MS0通信； 非循环数据的交换使用MS1（DPM1和从站之间）或MS2（DPM2和从站之间）通信。 非循环数据的地址安排采用槽号（slot）和索引（index）相结合的方法编排。 槽号表示模块，索引表示属于此模块的数据块。每个数据块最多为244个字节。 对于模块化设备，槽号被分配给模块，模块号从1号开始，按升序连续编排。槽号0用于该设备本

24、身。 紧凑型设备作为一个虚拟模块装置来对待，它们也使用槽号和索引号来编址。 设备管理器用来管理这些数据的编排，它包含了所有数据编址的信息。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,31,6.4 PA的行规,PA设备中的数据 PA中的数据, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,32,6.4 PA的行规,PA设备中的数据 使用槽号和索引号来编址, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.

25、0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,33,6.4 PA的行规,PA设备中的数据 使用槽号和索引号来编址非常复杂，但我们不必担心，使用PA设备的参数时，我们不和这些slot和index打交道，使用工具软件就行了。下面是使用ComuWin的一个画面。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,34,6.4 PA的行规,PA的数据表示 大部分参数用32位浮点数表示 再加上一个字节的“状态信息”，来表示参数值的质量。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007

26、.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,35,6.4 PA的行规,PA的数据表示 一个字节的“状态信息”字节的含义 在程序设计和调试时，0 x80经常要被用到。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,36,6.5 DP-V1报文详解,概述 我们知道DP-V1是基于DP-V0的，它对循环数据处理的有些报文是和DP-V0一样的，而有些报文也只是在DP-V0报文的基础上进行了一些扩展。它的特殊之处是加上了MS1和MS2通信，而这些就是属于非周期性数据

27、通讯的范围，也是它和DP-V0相比所增加的功能。 像介绍DP-V0的报文一样，在下面讲解报文的具体结构时，我们重点对DU单元进行详细分析。以下讲解DU的具体结构和含义时有一些说明： 不做特别说明，则该位为1时有效； 不做特别说明，则例子中字节的数据均为16进制数。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,37,6.5 DP-V1报文详解,参数设置报文 概述 和DP-V0相比，DP-V1参数设置报文的DU单元多了3个字节，其他都一样。具体结构和含义如下： DU的具体结构, PROFIBUS-PA及D

28、P-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,38,6.5 DP-V1报文详解,参数设置报文 DU的具体结构 前7个字节同DP-V0。第11字节以后的参数暂时未用。 第8字节 位2：时基选择位，该位的设置可以使时基最小到1ms，而对DP-V0来说时基总是10ms。 位7：该位是最重要的标志位，当它设置为1后，就可建立起MS1通讯通道。如果在GSD文件中没有定义非周期性数据通讯通道的话，从站会拒绝这样的参数设置。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang

29、 Yonghua,39,6.5 DP-V1报文详解,参数设置报文 DU的具体结构 第9字节 位0：一般来说当组态错误发生时，系统就不能进入数据交换阶段了。该位设置为1时，允许接受一定范围的组态错误，比如模块丢失等，允许系统进入数据交换阶段；当该位设置为0时，则不允许任何组态错误发生，或不接受和实际组态不同的组态信息。 其他报警位：（这些位设置为1时有效） 更新参数报警使能指当模块参数发生变化时给出报警信息； 状态报警使能指当模块状态发生改变时给出报警信息； 制造商特殊报警使能指制造商可以定义一些特殊的报警信息供用户使用； 诊断报警使能指当模块出现故障时给出报警信息； 过程参数报警使能指当过程变

30、量超限等异常情况出现时给出报警信息； 插拔报警使能指插入或移走一个模块时给出报警信息。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,40,6.5 DP-V1报文详解,参数设置报文 DU的具体结构 第10字节 位0位2：该3位用来定义在一个从站中总共有多少报警信息可以同时被主站处理。具体参数为： 000为1个报警信息； 001为2个报警信息； 010为4个报警信息； 011为8个报警信息； 100为12个报警信息； 101为16个报警信息； 110为24个报警信息； 111为32个报警信息。, PROF

31、IBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,41,6.5 DP-V1报文详解,参数设置报文 举例 例 61 一个参数设置报文DU单元的前10个字节的内容为：B8 01 32 0B 12 34 00 C4 E0 02，请解释其含义。 B8：表示从站被锁定，支持SYNC和FREEZE模式，Watchdog为ON； 01 32：表示看门狗时间的系数为：1 50。时基要看下面的定义； 0B：表示TSDR为11个Tbit； 12 34：表示该设备的PROFIBUS ID号为12 34； 00：表示没有特别的分组； C4：

32、即1100 0100。表示DP-V1有效，Watchdog时基为1ms； E0：即1110 0000。表示允许拔/插报警、过程报警和诊断报警； 02：同时可处理4个报警信息。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,42,6.5 DP-V1报文详解,组态报文 该报文和上一章的组态报文一样，但DP-V1中的组态报文中的DU部分肯定是属于特殊模块组态那一类的。它的不同体现在制造商特殊数据部分。在DP-V1中，因为涉及到过程控制中模拟量的处理，所以制造商特殊数据字节用来进一步说明该模块输入、输出或输入/

33、输出的性质，该字节中数值不同代表的I/O性质不同。要注意，若为输入/输出时，其次序是先输出，后输入，请参考上一章该部分讲解。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,43,6.5 DP-V1报文详解,组态报文 I/O性质入下表所列, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,44,6.5 DP-V1报文详解,组态报文 举例 例 62 一个组态报文DU单元的字节内容为：42 84 08 05，请解释其含义。

34、 42：即01000010。表示为特殊I/O模块组态，有输入，有2个特殊数据； 84：即10000100。表示有5个字节的输入，整个数据块一致； 08：即00001000。表示有4个字节的浮点数输入； 05：即00000101。表示有1个字节的无符号整数输入。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,45,6.5 DP-V1报文详解,诊断报文 回顾 DP-V1和DP-V0的主站诊断请求报文是相同的。 在DP-V0从站诊断响应报文中已经定义了基本诊断信息字节（必选）和扩展诊断信息字节（可选），其中的

35、扩展诊断信息包括3部分内容： 装置相关的诊断信息； 模块相关的诊断信息； 通道相关的诊断信息。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,46,6.5 DP-V1报文详解,诊断报文 回顾 在这里我们再回忆一下DP-V0的从站响应报文结构：, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,47,6.5 DP-V1报文详解,诊断报文 DP-V1响应报文中的DU结构 在DP-V1中使用报警和状态信息块替代了DP-V0

36、中的装置诊断信息块，所以在DP-V1中就没有装置信息块了。除此之外，DP-V1诊断响应报文的其他部分和DP-V0相同。 DP-V1的DU单元结构如下： DP-V1的报警/状态信息块有两部分内容，报警信息主要反映参数设置报文的第9字节中规定的各种报警情况，当有故障出现时进行报警；状态信息主要反映系统状态、模块状态和制造商规定的一些特殊状态的质量情况。这两种诊断信息并不是同时存在于同一个报文中的，即要么该报文是关于报警信息的，要么该报文是关于状态信息的。它们的报文结构以及对这两种信息的处理过程都是不一样的。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Co

37、pyright by Wang Yonghua,48,6.5 DP-V1报文详解,诊断报文 DP-V0和DP-V1诊断报文的结构比较, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,49,6.5 DP-V1报文详解,诊断报文 报警诊断信息 像DP-V0中对故障信息的处理一样，在DP-V1中，当故障发生后，从站使用高优先级的FC通知主站（对它进行参数设置的那个主站），接着主站和从站进行诊断报文的通讯。故障信息存储在该主站直到被确认和故障消失。所有现场设备支持的报警设置都是在GSD文件中定义好的，在上电进行参

38、数设置时已对它们进行了设定确认。 DP-V1中报警诊断信息报文的具体结构和含义如下： 第7字节（紧接着前6个DU必选字节）： 诊断数据块长度最小值为4，是指除了头字节外，还有接下来的必选的3个字节。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,50,6.5 DP-V1报文详解,诊断报文 报警诊断信息 DP-V1中报警诊断信息报文的具体结构和含义如下： 第8字节：它的位7用来区分是报警诊断信息还是状态诊断信息的。 当位7为0时，指明的是报警诊断信息，这时位0位6用来指定报警信息类型： 0：保留； 1：诊

39、断报警； 2：过程报警； 3：拔出模块报警； 4：插入模块报警； 5：状态报警； 6：更新参数报警； 731：保留； 32126：制造商特殊报警信息； 126：保留。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,51,6.5 DP-V1报文详解,诊断报文 报警诊断信息 DP-V1中报警诊断信息报文的具体结构和含义如下： 第9字节：用来指明发生故障的从站设备的槽号。范围：0254。 第10字节：用来指定报警的详细特点。 如果位2为1，则表示从站通知主站这个报警需要一个另外的报警确认服务，该服务通过MS1

40、来完成，见MS1中的讲解。 第11字节以后：为用户数据字节。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,52,6.5 DP-V1报文详解,诊断报文 状态诊断信息 当系统出现不太严重的异常事件，这时就要使用状态诊断信息的报文了。 在1类主站中状态信息是存放在系统循环缓冲器里的，所以每隔一段时间后它们就要被覆盖一次。它们主要用来对系统中有关状态的情况进行统计和趋势分析。 DP-V1中状态诊断信息报文的具体结构和含义如下： 第7字节（紧接着前6个DU必选字节）： 诊断数据块长度最小值为4，是指除了头字节外

41、，还有接下来的必选的3个字节。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,53,6.5 DP-V1报文详解,诊断报文 状态诊断信息 DP-V1中状态诊断信息报文的具体结构和含义如下： 第8字节：它的位7用来区分是报警诊断信息还是状态诊断信息的。 当位7为1时，指明的是状态诊断信息，这时位0位6位所指定的状态信息类型是： 0：保留； 1：表示在状态详细特点信息字节后是状态信息； 2：表示在状态详细特点信息字节后是模块状态信息；（影响第9字节后的字节内容） 331：保留； 32126：表示在状态详细特点

42、信息字节后是是制造商特殊数据； 127：保留。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,54,6.5 DP-V1报文详解,诊断报文 状态诊断信息 DP-V1中状态诊断信息报文的具体结构和含义如下： 第9字节：用来指明报告状态异常的从站设备的槽号。范围：0254。 第10字节：用来指定状态的详细特点。 第11字节以后：为用户数据字节。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,55,6.5 DP-V1报文

43、详解,诊断报文 状态诊断信息 特殊情况 如果第8字节中的状态类型指定是2，即模块状态信息时，则接下来的第9字节应为0，即从站槽号为0。第11字节以后就不是用户数据字节了，其具体结构和含义如下： 第11字节：描述模块1模块4的状态, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,56,6.5 DP-V1报文详解,诊断报文 状态诊断信息 特殊情况 第12字节：描述模块5模块8的状态 以后的字节可以仿照上述排列继续下去，直到把所有模块的信息写完。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现

44、场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,57,6.5 DP-V1报文详解,诊断报文 状态诊断信息 举例 例 63 一个诊断报文DU中从第7个字节开始的数据为：04 02 01 01，试解释其含义。 04：即00000100。表示为报警/状态诊断信息，共有4个字节； 02：即00000010。表示为报警信息，类型为过程报警； 01：表示故障装置的槽号为1； 01：表示故障出现。 例 64 一个诊断报文DU中从第7个字节开始的数据为：07 82 00 01 00 30 00，试解释其含义。 07：即00000111。表示为报警/状态诊断信息，共有6个字节； 82：

45、即10000010。表示为状态诊断信息，状态信息后面为模块信息； 00：状态信息后面为模块信息时，槽号固定为0； 01：状态显示； 00 30 00：表示模块7有问题，问题类型为模块丢失。其他模块均OK。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,58,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS1） 循环数据的交换和DP-V0的相同，在此我们不再介绍。非循环数据的交换就是MS1通讯。MS1通讯中定义了新的SAP，主站的SAP都是33h，从站的SAP一个是33h，用于数据读写；另一个是32h，用于

46、报警确认。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,59,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS1） 数据读取报文 数据读取报文 使用DS-Read（Data Set Read）报文可以读取从站的非循环数据。当主站的数据读取请求报文发出后，主站同时开启一个内部定时器开始对该报文的执行过程进行监督，因为非循环数据的交换可能要在几个总线循环周期后才完成，所以在每个总线周期主站都要对该从站进行轮询，看是否能收到从站对该报文的响应报文（数据响应报文）。如果主站发现时间超限则马上中止对该从站进行非循

47、环和循环数据交换，该从站需要重新进行参数设置后才能正常工作。 因为DSAP和SSAP都是33h，所以MS1的数据读取请求报文和响应报文基本上是一样的，唯一的区别是请求报文的DU单元中没有用户数据字节部分。具体报文格式如下：, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,60,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS1） 数据读取报文 数据读取报文 DU具体含义： 第1字节 非循环数据交换功能码：这里的功能码和第7字节的FC的英文表示相同，但意思不一样，前者表示整个数据交换第2层（数据链路层DLL）

48、的通讯协议功能，后者表示非循环数据通讯的数据交换功能。 位7：当该字节的位7为1时，表示响应响应报文错误，这时整个报文的结构也不一样了。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,61,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS1） 数据读取报文 数据读取报文 DU具体含义： 第2字节：该字节指定数据所在地址的槽号 第3字节：该字节指定数据存放的层号（索引号）。槽号和层号一起决定数据存放的位置, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyrigh

49、t by Wang Yonghua,62,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS1） 数据读取报文 数据读取报文 DU具体含义： 第4字节：该字节指定所读取的数据的长度，即多少个字节的数据需要读取 第5字节 第5字节以后为用户数据，请求报文没有该部分，响应报文才有该部分。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,63,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS1） 数据读取报文 MS1通讯错误时的报文 在进行MS1通讯时，有可能发生错误，这时在响应报文中就要反映出来。这种情况下的DU单

50、元报文结构和含义如下： 第1字节, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,64,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS1） 数据读取报文 MS1通讯错误时的报文 第2字节：错误解码字节 该字节所代表的意义如下： 0127：保留； 128：DP-V1方面的错误； 129253：保留； 254：有关PROFIBUS FMS方面的错误，在此不再介绍； 255：有关HART方面的错误，在此不再介绍。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyri

51、ght by Wang Yonghua,65,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS1） 数据读取报文 MS1通讯错误时的报文 第3字节：该字节为错误码1。当为DP-V1方面的错误时，该字节的结构和含义如下 错误分类（Error-Class）和错误码的具体说明如右表所示 第4字节：该字节为错误码2。当为DP-V1方面的错误时，该字节为用户指定。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,66,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS1） 数据读取报文 MS1读取数据的工作过程 MS1读

52、取数据的工作过程可用下图表示, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,67,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS1） 数据读取报文 MS1读取数据的工作过程 非循环数据的交换不一定是在一个周期内完成的，所以主站发出数据读取请求后，从站返回一个短确认报文；下一个周期，主站对该从站就刚才的读取数据请求报文进行轮询，看是否从站能给出响应报文，从站要是还没有响应报文，则继续返回短确认报文；下一个周期，主站继续进行轮询，直到从站返回响应报文，则数据交换结束。 轮询报文的结构非常简单，它没有DU单元

53、。读取数据报文的轮询报文结构如下：, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,68,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS1） MS1写数据报文 主站可以对属于它的并组态过的DP-V1从站进行非循环数据的写操作，数据地址也是按槽号和层号来确定的。 写操作的报文和读操作基本上是相同的，此处不再详细介绍，下面只给出写操作几种报文的DU单元的组成，如下表所示。 错误解码、错误码1和错误码2的具体含义见MS1读数据报文部分。 MS1写数据操作的轮询报文和读取数据操作的一样。, PROFIBUS-PA

54、及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,69,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS1） 报警确认报文 为实现过程控制中的这种特殊要求，报警确认报文作为诊断报文的附属功能，通过MS1来处理报警确认。 报警确认报文 报警确认报文中从站的SAP为32h，主站的SAP为33h，请求报文和响应报文的区别在于把DSAP和SSAP的值交换一下即可。另外响应报文发生错误时的处理和读写时的处理报文结构和含义一样，此处不再赘述。 请求报文的结构和含义如下：, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术

55、及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,70,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS1） 报警确认报文 报警确认报文 第1字节：为MS1的功能号 第2字节：为发生故障的槽号, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,71,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS1） 报警确认报文 报警确认报文 第3字节：报警类型 报警类型代码如下： 0：保留； 1：诊断报警； 2：过程报警； 3：拔出模块报警； 4：插入模块报警； 5：状态报警； 6：更新参数报警； 731：保

56、留； 32126：制造商特殊报警信息； 127：保留。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,72,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS1） 报警确认报文 报警确认报文 第4字节：为报警的详细特点, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,73,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS1） 报警确认报文 报警响应、确认的工作过程 我们知道在进行正常的数据交换过程中，如果从站有报警发生，

57、则会响应一个高优先级的响应报文（FC=0Ah）。这时主站会发出诊断请求，从站也会立即回复一个诊断响应报文。对于有报警确认要求的DP-V1设备，主站还会进行报警确认请求，因为这属于MS1，所以主站会进行轮询请求，直到从站给于报警确认响应。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,74,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS1） 报警确认报文 报警响应、确认的工作过程 该过程可用下图表示, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright

58、by Wang Yonghua,75,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS1） 报警确认报文 报警响应、确认的工作过程 报警轮询报文的结构和MS1读写数据的基本一样，只是DSAP的值为32h。其结构如下所示, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,76,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS2） MS2通讯为工业过程控制的实际应用提供了方便，比如我们可以使用MS2通过MHI进行系统的实时监控和操作，另外还可以利用MS2直接对设备进行必要的参数设置。 MS2的数据交换过程 2类主站

59、和1类主站不同，我们知道1类主站有一个上电初始化的过程，通过这个过程（参数设置、组态和诊断）1类主站可以识别和锁定属于它的从站。2类主站没有这个过程，所以在它和从站进行数据交换之前，它必须先和相应的从站建立联系，即找一个数据交换的通道。这个通道建好后，才能进行所需要的数据交换。 非循环数据的交换不一定在一个周期中完成，一个2类主站可以和数个从站并行地进行非循环数据的通讯，每一个通道的数据交换总是以通道请求开始，以关闭通道（或超时）结束。同样一个从站也可以同时和几个2类主站进行MS2通讯，对从站来说，唯一的限制条件就是它们的内存，只要内存允许就行。 MS2的SAP 主站的SAP总是32h； 从站的SAP在初始化报文和源管理器报文中为31h，在其他MS2中为030h。, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,77,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS2） MS2的数据交换过程 MS2的通讯过程可用右图表示, PROFIBUS-PA及DP-V1,2007.2 V2.0,现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua,78,6.5 DP-V1报文详解,数据交换报文（MS2） MS2的数据交换过程