通讯协议Profibus-DP应用与设计

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1、通讯协议Profibus-DP应用与设计I号站-tt主MPPC12号站■从站……「aficmsSDP101目录第一章Profibus总线11.1Profibus总线协'议11.2Profibus-DP总线通讯1第二章硬件电路42.1SiliconLabsC8051F单片机62.2西门子VPC3+C82.33.3V下的高速带隔离通信芯片92.4原理图设计11第三章软件篇143.1GSD文件开发143.2Profibus的软件构件173.3MODBUS的软件构件20第四章通讯测试254.1Profibus通过CP5611建立

2、主站254.2OPC的数据传输28第五章程序30第一章Profibus总线1.1Profibus总线协议PROFIBUS现场总线全称为ProcessFieldBus,现已被列入1EC61158国际标准。PROFIBUS是一种与制造无关的、开放的广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等其他领域自动化的现场总线标准。它广泛应用丁制造业自动化、流程工业自动化、楼宇自动化以及交通、电力等其他自动化领域。其小协议体系小的物理层(即第1层)定义了PROHBUS系统的物理传输特性；数据链路层(第2层)定义了系统的总线

3、存取

4、■办议，以及数据帧的格式等；应用层(第7层)则定义了一些与上层应用相关的接口功能。此外.在PROFIBUS的用户层定义一些与特殊应用场合相关的应用规范。PROFIBUS是由三个兼容的部分组成，即PROFIBUS—DP,PROHBUS—PA以及PROFIBUS—FMSoPROFIBUS—DP即分布式外围设备(DecentralizedPeriphery),PROFIBUS使用了第1层、第2层和用户接口层，第3到7层未使用，这种精简的结构确保高速数据传输。直接数据链路映彖程序(UDLM)捉供对第2层的访问。在用户接口屮

5、规定了PROFIBUS设备的应用功能，以及各种类型的系统和设备的行为特性。这种为高速传输用户数据而优化的PROFIBUS协议特别适用于可编程序控制器与现场级分散的1/0设备Z间的通信。1.2Profibus-DP总线通讯PROFIBUS现场总线作为应用在设备层的公共总线，必须解决各节点的网络使用权竞争问题，同时保证通信的实时性。参照开放系统互联I•办议(0S1),在PROFIBUS协议屮第二层的现场总线数据链路层(FDL)协议定义了总线存取控制协议(MAC)o通信网络的效率、利用率、可靠性、实时性很大程度上取决于协议的M

6、ACI•办议方式。PROFIBUS系统采用由混合介质存取方式实现的控制介质存取：对应于令牌传递原理的分散方式是以对应于主一从原理的集中方式为基础的⑶。介质存取控制可以被每一个主站(主动站)使用。从站(被动站)的作用是随时地听从于介质存取，即它们不能独立地发送.只是在有请求时才发送。PROFIBUS使用简化令牌总线协议(simpleversionoftoken一passing)作为MAC层标准。总线上的各个点以总线方式互连，主站点1±PC、PLC等控制中心组成，从站由传感器、执行器等构成。总线上的每一个站点分配一个逻辑地址

7、，主站点地址的集合组成一个逻辑环，令牌控制帧在逻辑环上的齐个主站点轮转，持有令牌的主站点被允许在持有期间轮询各从站，以交换数据。通信总是由获得介质存取权（即令牌）的主站发起⑷。令牌在一个逻辑环中从一个主站传递给另一个主站。这样，当一个主站可以存取介质时，令牌传递立即终止。令牌传递控制由每一个主站进行管理，因为每个主站知道它的前者（它前面的站，PS）,郎令牌是从它那里接收來的，而口知道它的后继者（下一个站，NS）,即令牌将传递给它，还知道它口己的地址（即本站，TS）O在运行参数第一次初始化后，每个主站确定它的PS和NS地址

8、，按站地址的升序用令牌帧将令牌从一个主站传送到另一个主站（见图1）。有一个站例外，为了封闭逻辑令牌坏，具有最高地址的站要传送令牌给具有最低地址的站。存取控制协议中定义了几个重要的时间量：令牌传递方向TS

9、在某主站收到令牌后，TRR开始加计数或减计数，直到令牌再次到达该主站为止。计算这一时间时.需要考虑从站诊断报文、主从间的非周期数据交换、高优先级报文、逻辑令牌动态变化等情况下的动态令牌循环时间。3）主站持有令牌时间TTH：某主站收到令牌到该主站将令牌传送到下一主站的目标时间.其表达式为TTH二TTR—TRRoPROF