Profibus DP新总结
Profibus DP新总结
一、PROFIBUS-DP简介
DP 是Decentralized Periphery (分布式外部设备)的缩写。PROFIBUS-DP (简称为DP)主要用于制造业自动化系统中单元级和现场级通信。特别适合PLC与现场级分布式I/O设备之间的快速循环效据交换。DP是PROFIBUS中应用最广的通信方式。
Profibus_Dp(Decentralized Peripheral，分散外设)，是一种经过优化的、高速廉价的通信连接，是专为自动控制系统和设备级分散 I/O 之间的通信而设计，使用PROFIBUS-DP 模块可取代价格昂贵的 24V 或 0-20m A 并行信号线。用于分布式控制系统的高速数据传输，其数据传输速率可达 12Mbps。自动控制系统同这些分散外设（传感器、执行器等）进行的数据交换多数是周期性的，一般构成单主站系统，主从站之间采用循环数据传送方式工作。
PROFIBUS-DP用于连接下列设备: PLC、PC和HMl设备、分布式现场设备。PROFIBUS-DP的响应速度快，很适合在制造业便用。
作为PLC硬件组态一部分，分布式I/O (例如ET200)用STEP7来组态。通过供货方提供的GSD文件，可以用STEP7将其他制造商生产的从站设备组态到网络中。
有的S7-300/400 CPU配备有集成的DP接口，S7-200/300/400 也可以通过通信处理器(CP) 连接到PROFIBUS-DP。
二、PROFIBUS-DP功能
2.1 Profibus_Dp
Profibus_Dp的设计旨在用于现场一级的高速数据传输。在这一级，中央控制器（PLC）通过高速串行线同分散的现场设备（如IO、驱动器、闸门等）进行通信，同这些分散的设备进行数据交换多数是循环的。除了执行这些循环性功能外，智能化现场设备还需要非循环的通信，以进行组态、诊断和报警除了。这些非循环功能是Profibus_Dp基本功能的扩展。
profibus基本功能PLC周期地读取设备的输入信息并周期地想从设备发送输出信息。总线循环时间要比PLC的循环时间短。Profibus_Dp提供了强有力的诊断功能和组态功能。
（1）传输技术： 根据最大传输速率的不同，可选用 RS485 双绞线双线电缆和光缆两种传输介质。波特率从 9.6K-12Mbps；
（2）总线存取： 主站间为令牌传递方式，主站与从站间为主-从传送方式，支持单主或多主系统，总线上最多站点数为 126（包括主、从站）。总线上设备数量的选择根据实际来定。
（3）通信： 使用点对点（用户数据传送）或广播（控制指令）；循环主-从用户数据传送和非循环主-主数据传送。用户数据在 DPM1 和有关 DP 从站之间的传输由 DPM1 按照确定的递归顺序自动执行，在对总体系统进行配置时，用户对从站与 DPM1 的关系下定义并确定哪些 DP 从站被纳入信息交换的循环周期，哪些被排除在外。DPM1 和 DP 从站之间的数据传送分为三个阶段：参数设定、组态配置、数据交换。除主从功能外，PROFIBUS-DP 允许主主之间的数据通信。
（4）运行模式： PROFIBUS-DP 规范包括了对系统行为的详细描述以保证设备的互换性，系统行为主要取决于 DPM1 的操作状态，这些状态由本地或总体的配置设备所控制，主要有以下三种状态：运行、清除、停止。
（5）同步： 控制指令允许输入和输出的同步；同步模式使输出同步；锁定模式使输 入同步。
（6）功能： DP 主站和 DP 从站间的循环用户数据传送；各 DP 从站的动态激活和撤消；DP 从站组态的检查：强大的诊断功能，三级诊断信息；输入或输出的同步；通过总线给 DP 从站赋予地址；通过总线对 DP 主站（DPM1）进行组态；每个 DP 从站的输入和输出数据最大为 246 字节。更具体的功能要查阅有关的资料。
（7）可靠性和保护机制： 所有报文的传输按海明距离 HD=4 进行；DP 从站带看门狗定时器(Watchdog timer)；对 DP 从站的输入输出进行存取保护；DP 主站上带可变定时器的用户数据传送监视。
（8）设备类型： 第二类 DP 主站（DPM2）是可编程、可组态、可诊断的设备；第一 类 DP主（DPM1）为中央可编程控制器，如 PLC、PC 等；DP 从站是带二进制值或模拟量输入输出的驱动器、阀门等。设备类型的选取要根据实际情况。
2.2 DP-V0的基本功能
(1) 总找访问方法
各主站之间为令牌传送，主站与从站之间为主-从循环传送，支持单主站或多主站系统，总线上最多126个站。可以采用点对点用户教据通信、广播方式和循环主-从用户数据通信。
(2)循环数据交换.
DP-V0可以实现中央控制器(PLC、 PC或过程控制系统)与分布式现场,设备(从站，例如远程I/O、阀门、变送器和变频器等)之间的快速循环数据交换，主站发出请求报文，从站收到后返回响应报文。每个从站最多可以传送224B的输入或输出。
(3) 诊断功能
能对站级、模块级、通道级这3级故障进行诊断和快速定位。
(4) 保护功能
DP主站用监控定时器监视与从站的通信，对每个从站都设置有独立的监控定时器。在规定的监视时间间隔内，如果没有执行用户教据传送，监控定时器将会超时，通知用户程序进行处理。DP从站用监控定时器检侧与主站的数据传输，如果在设置的时间内没有完成数据通信，从站自动地将输出切换到故障安全状态。
(5)网络的组态功能与控制功能
通过网络可以实现下列功能:动态激活或关闭DP从站，对1类DP主站进行组态，可以设置站点的数目、DP从站的地址、输入输出数据的格式、诊断报文的格式等，以及检查DP从站的组态。控制命令可以同时发送给所有的从站成部分从站。
(6)同步与冻结功能
主站可以发送命令给一个从站或同时发送给–组从站。接收到主站的同步命令后，从站进入同步模式，这些从站的输出被保持在当前状态。在这之后的用户数据传输中，输出数据存储在从站，但是它的输出状态保持不变。需要用UNSYNC命令来解除同步模式。冻结(FREEZE)命令使指定的从站组进入冻结模式，即将各从站的输入数据冻结在当前状态，直到主站发送下一个冻结命令时才刷新。需要用UNFREEZE命令来解除冻结模式。
(7)1类DP主站和组态设备之间的循环数据传输
PROFIBUS-DP允许1类DP主站和2类DP主站之间的数据交换。该功能使组态和诊断设备可以通过总线对系统进行组态，改变1类DP主站的操作方式，动态地允许或禁止1类DP主站与某些从站之间交换数据。
2.3 DP-V1的扩展功能
(1)非等时数据交换
除了DP-V0的功能外，DP-V1最主要的特征是具有主站与从站之间的非等时数据交换功能，可以用它来进行参数设置、诊断和报警处理。它与循环数据交换是并行执行的，但是优先级较低。
(2)扩展的诊断功能
DP从站通过诊断报文将突发事件(报警信息)传送给主站，主站收到后发送确认报文给从站。从站收到后才能发送新的报警信息，这样可以防止多次重复发送同一报文。状态报文由从站发送给主站，不需要主站确认。
2.3 DP-V2的主要扩展功能
(1) 从站与从站之间的通信
从站之间的直接数据交换(DX)通信采用广播式通信方式.从站作为生产者，可以不经过主站直接将信息发送给作为消费者的从站。这样从站可以直接读取别的从站的数据。
(2)等时同步模式
同步功能可以实现主站与从站中的时钟同步，而与总线负载无关。此功能可以实现高精度定位处理，其时钟误差小于1μs。通过全局控制广播报文，使所有有关的设备循环与总线主循环同步。
(3)时钟控制与时间标记
通过用于时钟同步的新的连接MS3，实时时间主站将时间标记发送给所有的从站，将从站的时钟同步到系统时间，误差小于1ms。在有大量主站的网络中，利用这一功能可以实现高精度的事件跟踪，和实现事件顺序记录。
三、DP分布式IO扩展；
四、分布式IO地址分配
1、Profibus-DP与分布式I/O
DP 主站是控制 CPU 和分布式 I/O 之间的连接链接。DP 主站通过 PROFIBUS DP 与分布式 I/O 交换数据并监视 PROFIBUS DP。分布式 I/O（即 DP 从站）负责在现场准备编码器和执行器数据，使得数据可以通过PROFIBUS DP 发送至控制CPU。
