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PROFIBUS 簡(jiǎn)介

1. PROFIBUS 基本性質(zhì)

PROFIBUS規(guī)定了串行現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的技術(shù)和功能特性。通過這個(gè)系統(tǒng)，從底層（傳感器、執(zhí)行器級(jí)）到中層（單元級(jí)）的分布式、數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)可編程控制器都可以連網(wǎng)。PROFIBUS區(qū)分為主站和從站。

> 主站 主站掌握總線中數(shù)據(jù)流的控制權(quán)。只要它擁有訪問總線權(quán)（令牌），主站就可在沒有外部請(qǐng)求的情況下發(fā)送信息。在PROFIBUS協(xié)議中，主站也被稱作主動(dòng)節(jié)點(diǎn)。
> 從站 從站是簡(jiǎn)單的輸入、輸出設(shè)備。典型的從站為傳感器，執(zhí)行器以及變頻器。從站也可為智能從站，如S7300／400帶集成口的CPU等。從站不 會(huì)擁有總線訪問的授權(quán)。從站只能確認(rèn)收到的信息或者在主站的請(qǐng)求下發(fā)送信息。從站也被稱作被動(dòng)節(jié)點(diǎn)。
> 傳輸方法 符合美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)EIA RS485的閉合電路傳輸，是制造工程、建筑服務(wù)管理 系統(tǒng)和動(dòng)力工程的基本標(biāo)準(zhǔn)。它采用銅導(dǎo)體的雙絞線，也可用光纖。
> 傳輸速度 PROFIBUS總線的傳輸速率從9.6Kbit/s—12Ｍbit/s。

網(wǎng)段總線長(zhǎng)度與傳輸速率的關(guān)系

> 大節(jié)點(diǎn)數(shù) 127（地址0－126）

2． ROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用類型

PROFIBUS提供了三種通信協(xié)議類型：FMS，DP和PA
> PROFIBUS－FMS： 用于現(xiàn)場(chǎng)通用通信任務(wù)的FMS接口（DIN 19245 T.2）
> PROFIBUS－DP：　用于與分布式I/O進(jìn)行高速通訊
> PROFIBUS－PA： 用于執(zhí)行規(guī)定現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備特性的PA設(shè)備，它使用擴(kuò)展的PROFIBUS－DP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

3． 利用PROFIBUS DP進(jìn)行的通信

PROFIBUS－DP是為了實(shí)現(xiàn)在傳感器－執(zhí)行器級(jí)快速數(shù)據(jù)交換而設(shè)計(jì)的。中央控制裝置（例如可編程控制器）在這里通過一種快速的串行接口與分布式輸入和輸出設(shè)備通信。與這些裝置的通信一般是循環(huán)發(fā)生的。
中央控制器（主站）從從站讀取輸入信息并將輸出信息寫到從站。
單主站或者多主站系統(tǒng)可以由PROFIBUS－DP來實(shí)現(xiàn)。這使得系統(tǒng)配置異常方便。一條總線多可以連接126個(gè)設(shè)備（主站或從站）。

> 系統(tǒng)配置

系統(tǒng)配置的規(guī)范包含一系列的站點(diǎn)，I/O地址的分配， 輸入輸出數(shù)據(jù)的完整性，診斷信息的格式以及總線參數(shù)。

> 設(shè)備類型

二．通過PROFIBUS－DP實(shí)現(xiàn)兩CPU集成DP接口之間的主從通信

PROFIBUS－DP從站不僅僅是ET200系列的遠(yuǎn)程I/O站，當(dāng)然也可以是一些智能從站，如帶集成DP接口和PROFIBUS 通信模塊的S7 300站，S7400站（V3.0以上）都可以作為DP的從站。下面我們將以兩個(gè)CPU315-2DP CPU之間主從通信為例介紹連接智能從站的組態(tài)方法。

1． 硬件和軟件需求

硬件：
PROFIBUS-DP主站 S7－300 CPU315-2DP(6ES7 315-2AG10-0AB0)，SM374
PROFIBUS-DP從站 S7－300 CPU315-2DP(6ES7 315-2AG10-0AB0)；SM374
PROFIBUS電纜及接頭
CP5512（PCMCIA卡，用于筆記本電腦）或PC適配器，CP5611（PC機(jī)）

軟件：

STEP7 V5.3 SP2

2． 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)及參數(shù)設(shè)置

1) 新建項(xiàng)目：
在STEP7中創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，然后選擇Insert ? Station ? Simatic 300 station，插入兩個(gè)S7 300站，這里命名為Simatic 300(master)和 Simatic 300(slave)。當(dāng)然也可完成一個(gè)站的配置后，再建另一個(gè)。如圖1。

圖1 在STEP7 硬件組態(tài)中插入兩個(gè)S7 300站

2) 組態(tài)從站：在兩CPU主從通信組態(tài)配置是，原則上要先組態(tài)從站。

> 硬件組態(tài)
雙擊Simatic 300(slave)“Hardware”，進(jìn)入硬件組態(tài)窗口，在功能按鈕欄中點(diǎn)擊“Catalog”圖標(biāo)打開硬件目錄，按硬件安裝次序和訂貨號(hào)依次插入機(jī)架、電源、CPU和SM374等進(jìn)行硬件組態(tài)。
插入CPU時(shí)會(huì)同時(shí)彈出PROFIBUS接口組態(tài)窗口。也可以插入CPU后，雙擊DP(X2)插槽，打開DP屬性窗口點(diǎn)擊屬性按鈕進(jìn)入PROFIBUS接口組態(tài)窗口。點(diǎn)擊“NEW”按鈕新建PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，分配 PROFIBUS站地址，本例設(shè)為3號(hào)站。點(diǎn)擊“Propertives”按鈕組態(tài)網(wǎng)絡(luò)屬性，選擇“Network Setting”進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置，如波特率、行規(guī)。本例傳輸速率為1.5Mbit/s，行規(guī)為DP。如圖2。

圖2 Profibus DP 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置

確認(rèn)上述設(shè)置后，PROFIBUS接口狀態(tài)如圖3。

圖3 Profibus 接口狀態(tài)

> DP 模式選擇

同樣在DP屬性設(shè)置對(duì)話框中，選擇“Operating Mode”標(biāo)簽，激活“DP slave”操作模式。如果“Test,commissioning,routing”選項(xiàng)被激活，則意味著這個(gè)接口既可以作為DP從站，同時(shí)還可以通過這個(gè)接口監(jiān)控程序。也可以用STEP7 F1幫助功能查看詳細(xì)信息。

圖4 DP 模式選擇

> 定義從站通信接口區(qū)

選擇“Configuration”標(biāo)簽，打開I/O通信接口區(qū)屬性設(shè)置窗口，點(diǎn)擊“New”按鈕新建一行通信接口區(qū)，如圖5可以看到當(dāng)前組態(tài)模式為主從（MS，Master-slave configuration）。注意此時(shí)只能對(duì)本地（從站）進(jìn)行通信數(shù)據(jù)區(qū)的配置。

設(shè)置完成后點(diǎn)擊“Apply”按鈕確認(rèn)。同樣可根據(jù)實(shí)際通信數(shù)據(jù)建立若干行，但大不能超過244字節(jié)。在本例中分別創(chuàng)建一個(gè)輸入?yún)^(qū)和一個(gè)輸出區(qū)，長(zhǎng)度為4字節(jié)，設(shè)置完成后可在“Configuration”窗口中看到這兩個(gè)通信接口區(qū)。如圖6。

圖5 通信接口區(qū)設(shè)置

問題：
調(diào)試階段，診斷DP主站系統(tǒng)中的錯(cuò)誤，有哪幾種方法？

解答：
下列原因可能導(dǎo)致PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障：

• 總線電纜接線/安裝錯(cuò)誤
• DP主站和DP從站組態(tài)錯(cuò)誤 
• 相關(guān)的PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)組態(tài)錯(cuò)誤
• CPU程序中通信尋址錯(cuò)誤

下面，我們將介紹用于處理上述各種故障源的診斷工具。

總線電纜接線/安裝錯(cuò)誤

BT200 BUS TESTER

BT200 Bus Tester(BT200總線測(cè)試工具)用于檢查接線。PROFIBUS電纜未處于使用中時(shí)，可使用BT200 Bus Tester進(jìn)行下列測(cè)試：

檢查PROFIBUS電纜：

• 電線破損
• 防護(hù)層破損
• 導(dǎo)線之間短路或者導(dǎo)線和防護(hù)層之間短路 
• 定位數(shù)據(jù)電纜破損/短路的位置 
• 辨別故障原因 
• 接線不正確 
• 安裝配線的長(zhǎng)度 

網(wǎng)絡(luò)處于使用中時(shí)，也可以使用BT200 Bus Tester進(jìn)行診斷：

檢查從站的可用性：

• 將可訪問的從站列表
• 選擇性地尋址獨(dú)立的從站 

檢查主站和從站的RS 485接口：

• RS 485 驅(qū)動(dòng) 
• 線路終端電源 
• RTS 信號(hào)
• 顯示PROFIBUS DP地址

使用示波器測(cè)量信號(hào)電平

使用示波器可以顯示PROFIBUS上的信號(hào)電平。應(yīng)當(dāng)使用矩形顯示窗口的示波器，需 要專業(yè)人員來對(duì)示波器圖像進(jìn)行評(píng)估. 

DP主站和DP從站的組態(tài)

在HW Configuration中可以在線或者離線監(jiān)視總線，從而檢查總線上連接的DP主站和DP從站的組態(tài)。可 以從CPU中將組態(tài)下載下來用于離線分析。

如果在HW Configuration中對(duì)組態(tài)進(jìn)行在線分析，可以識(shí)別故障或者有缺陷的模塊。對(duì)于支持診斷的模塊，也 可以探測(cè)潛在的通道故障(如斷線)。

圖 1：HW Configuration的在線視圖

如果模塊發(fā)生故障，則故障時(shí)間被記錄在診斷緩沖區(qū)中。

圖 2：從站發(fā)生故障時(shí)CPU的診斷緩沖區(qū)

PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)

有些用于PROFIBUS的PC接口可提供診斷功能。可通過“Set PG/PC Interface”或“Set PC Station”找到它們。

在這里，可以讀出實(shí)際總線參數(shù)，并以PROFIBUS可用節(jié)點(diǎn)的形式表示。