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PROFIBUS的協(xié)議結(jié)構(gòu)

    PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498標(biāo)準(zhǔn)，以O(shè)SI作為參考模型的。PROFIBUS-DP定義了第1、2層和用戶接口。第3到7層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并具體說明了各種不同PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備行為。PROFIBUS-FMS定義了第1、2、7層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范（FMS）和低層接口（LLI）。FMS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強(qiáng)有力的通訊服務(wù)；LLI協(xié)調(diào)不同的通訊關(guān)系并提供不依靠設(shè)備的第2層訪問接口。PROFIBUS-PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUS-DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1157-2標(biāo)準(zhǔn)，PA的傳輸技術(shù)可確保其本質(zhì)安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。使用連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)。

         2．PROFIBUS的傳輸技術(shù)

    PROFIBUS提供了三種數(shù)據(jù)傳輸型式：RS-485傳輸、IEC1157-2傳輸和光纖傳輸。

   （1） RS-485傳輸技術(shù)

    RS-485傳輸是PROFIBUS常用的一種傳輸技術(shù)，通常稱之為H2。RS-485傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-DP與PROFIBUS-FMS。

PROFIBUS的協(xié)議結(jié)構(gòu)

    PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498標(biāo)準(zhǔn)，以O(shè)SI作為參考模型的。PROFIBUS-DP定義了第1、2層和用戶接口。第3到7層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并具體說明了各種不同PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備行為。PROFIBUS-FMS定義了第1、2、7層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范（FMS）和低層接口（LLI）。FMS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強(qiáng)有力的通訊服務(wù)；LLI協(xié)調(diào)不同的通訊關(guān)系并提供不依靠設(shè)備的第2層訪問接口。PROFIBUS-PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUS-DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1157-2標(biāo)準(zhǔn)，PA的傳輸技術(shù)可確保其本質(zhì)安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。使用連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)。

         2．PROFIBUS的傳輸技術(shù)

    PROFIBUS提供了三種數(shù)據(jù)傳輸型式：RS-485傳輸、IEC1157-2傳輸和光纖傳輸。

   （1） RS-485傳輸技術(shù)

    RS-485傳輸是PROFIBUS常用的一種傳輸技術(shù)，通常稱之為H2。RS-485傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-DP與PROFIBUS-FMS。

             RS-485傳輸技術(shù)基本特征是：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榫€性總線，兩端有有源的總線終端電阻；傳輸速率為9.6kbps～12Mbps；介質(zhì)為屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環(huán)境條件；不帶中繼時(shí)每分段可連接32個(gè)站，帶中繼時(shí)可多到127個(gè)站。

             RS-485傳輸設(shè)備安裝要點(diǎn)：全部設(shè)備均與總線連接；每個(gè)分段上多可接32個(gè)站（主站或從站）；每段的頭和尾各有一個(gè)總線終端電阻，確保操縱運(yùn)行不發(fā)生誤差；兩個(gè)總線終端電阻必須一直有電源；當(dāng)分段站超過32個(gè)時(shí)，必須使用中繼器用以連接各總線段，串聯(lián)的中繼器一般不超過4個(gè)；傳輸速率可選9.6kbps～12Mbps，一旦設(shè)備投進(jìn)運(yùn)行，全部設(shè)備均需選用同一傳輸速率。電纜大長(zhǎng)度取決于傳輸速率。采用RS-485傳輸技術(shù)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)好使用9針D型插頭。當(dāng)連接各站時(shí)，應(yīng)確保數(shù)據(jù)線不要擰絞，系統(tǒng)在高電磁發(fā)射環(huán)境下運(yùn)行應(yīng)使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可進(jìn)步電磁兼容性（EMC）。如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應(yīng)在兩端與保護(hù)接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來復(fù)蓋，以保持良好的傳導(dǎo)性。

             （2）IEC1157-2傳輸技術(shù)

IEC1l57-2的傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-PA，能滿足化工和石油化產(chǎn)業(yè)的要求。它可保持其本質(zhì)安全性，并通過總線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。IEC1157-2是一種位同步協(xié)議，可進(jìn)行無電流的連續(xù)傳輸，通常稱為H1。

             （3）光纖傳輸技術(shù)

    PROFIBUS系統(tǒng)在電磁干擾很大的環(huán)境下應(yīng)用時(shí)，可使用光纖導(dǎo)體，以增加高速傳輸?shù)拈g隔?？墒褂脙煞N光纖導(dǎo)體：一種是價(jià)格低廉的塑料纖維導(dǎo)體，供間隔小于50m情況下使用；另一種是玻璃纖維導(dǎo)體，供間隔小于1km情況下使用。很多廠商提供總線插頭可將RS-485信號(hào)轉(zhuǎn)換成光纖導(dǎo)體信號(hào)或?qū)⒐饫w導(dǎo)體信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS-485信號(hào)。

         3. PROFIBUS總線存取控制技術(shù)

    PROFIBUS-DP、FMS、PA均采用一樣的總線存取控制技術(shù)，它是通過OSI參考模型第2層（數(shù)據(jù)鏈路層）來實(shí)現(xiàn)的，它包括保證數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)及傳輸協(xié)議和報(bào)文處理。在PROFIBUS中，第2層稱之為現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層（FDL，F(xiàn)ieldbus Data Link）。介質(zhì)存取控制（M A C，   Medium Access Control）具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦?，MAC必須確保在任何一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。PROFIBUS協(xié)議的設(shè)計(jì)要滿足介質(zhì)存取控制的兩個(gè)基本要求：

             1）在復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)（主站）間的通訊，必須保證在確切限定的時(shí)間間隔中，任何一個(gè)站點(diǎn)要有足夠的時(shí)間來完成通訊任務(wù)。

    2）在復(fù)雜的程序控制器和簡(jiǎn)單的I/O設(shè)備（從站）間通訊，應(yīng)盡可能快速又簡(jiǎn)單地完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。

             因此PROFIBUS主站之間采用令牌傳送方式，主站與從站之間采用主從方式。令牌傳遞程序保證每個(gè)主站在一個(gè)確切規(guī)定的時(shí)間內(nèi)得到總線存取權(quán)（令牌），令牌在所有主站中循環(huán)一周的長(zhǎng)時(shí)間是事先規(guī)定的。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進(jìn)行。主站得到總線存取令牌時(shí)可依照主-從通訊關(guān)系表與所有從站通訊，向從站發(fā)送或讀取信息，也可依照主-主通訊關(guān)系表與所有主站通訊。所以可能有3種系統(tǒng)配置：純主-從系統(tǒng)、純主-主系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。

             RS-485傳輸技術(shù)基本特征是：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榫€性總線，兩端有有源的總線終端電阻；傳輸速率為9.6kbps～12Mbps；介質(zhì)為屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環(huán)境條件；不帶中繼時(shí)每分段可連接32個(gè)站，帶中繼時(shí)可多到127個(gè)站。

             RS-485傳輸設(shè)備安裝要點(diǎn)：全部設(shè)備均與總線連接；每個(gè)分段上多可接32個(gè)站（主站或從站）；每段的頭和尾各有一個(gè)總線終端電阻，確保操縱運(yùn)行不發(fā)生誤差；兩個(gè)總線終端電阻必須一直有電源；當(dāng)分段站超過32個(gè)時(shí)，必須使用中繼器用以連接各總線段，串聯(lián)的中繼器一般不超過4個(gè)；傳輸速率可選9.6kbps～12Mbps，一旦設(shè)備投進(jìn)運(yùn)行，全部設(shè)備均需選用同一傳輸速率。電纜大長(zhǎng)度取決于傳輸速率。采用RS-485傳輸技術(shù)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)好使用9針D型插頭。當(dāng)連接各站時(shí)，應(yīng)確保數(shù)據(jù)線不要擰絞，系統(tǒng)在高電磁發(fā)射環(huán)境下運(yùn)行應(yīng)使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可進(jìn)步電磁兼容性（EMC）。如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應(yīng)在兩端與保護(hù)接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來復(fù)蓋，以保持良好的傳導(dǎo)性。

S7-1200是西門子公司的新一代小型PLC，代表了下一代PLC的發(fā)展方向。它集成了以太網(wǎng)接口和很強(qiáng)的工藝功能，編程軟件STEP 7 Basic集成了用于人機(jī)界面組態(tài)的WinCC Basic，硬件和網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)、編程和監(jiān)控均采用圖形化的方式。

　　1．極為方便的以太網(wǎng)通信。使用普通的以太網(wǎng)電纜，可以下載和監(jiān)控，提供了筆記本電腦與PLC通信的簡(jiǎn)單的方法。

　　2．指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理，有的指令（例如數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令）可以設(shè)置一個(gè)或兩個(gè)操作數(shù)的數(shù)據(jù)類型，一條指令相當(dāng)于S7-200/300/400的多條指令。

　　3．只有梯形圖和功能塊圖語言，沒有語句表語言。

　　4．程序結(jié)構(gòu)基本上與S7-300/400相同。指令系統(tǒng)、程序結(jié)構(gòu)和編程軟件應(yīng)該與替代S7-300/400的S7-1500兼容。

　　5．STEP 7 Basic采用與西門子人機(jī)界面的組態(tài)軟件WinCC flexible類似的多窗口界面，同時(shí)顯示項(xiàng)目樹窗口、程序區(qū)、組態(tài)和顯示信息口，以及指令表或人機(jī)界面的對(duì)象列表等。軟件的使用極為方便，例如可以將變量表和塊的接口區(qū)中的局部變量直接拖放到梯形圖中。軟件很容易上手。

　　6．各種硬件、網(wǎng)絡(luò)和參數(shù)采用形象直觀的圖形和表格組態(tài)的方法來設(shè)置。比S7-200的“向?qū)?rdquo;功能和系統(tǒng)塊更為直觀和方便。

　　7．集成的WinCC Basic的功能和界面與WinCC flexible基本上相同。PLC與精簡(jiǎn)系列面板在同一個(gè)項(xiàng)目中組態(tài)和編程，人機(jī)界面可以直接使用PLC的變量。指示燈比WinCC flexible的更好用。有人機(jī)界面仿真功能。

　　8．具有比S7-300的參考數(shù)據(jù)更強(qiáng)的功能，有多種顯示交叉數(shù)據(jù)的方法。可以快速查看單獨(dú)的變量在PLC和HMI中使用的情況。

　　9．有很強(qiáng)的故障診斷和顯示功能，有診斷緩沖區(qū)診斷選項(xiàng)卡和讀取錯(cuò)誤信息的指令?？梢杂肔ED顯示有故障的模擬量模塊的通道。

　　10．CPU集成了兩點(diǎn)模擬量，集成的高速計(jì)數(shù)器和高速輸出的功能和使用方法與S7-200基本上相同。

　　11．CPU上可安裝一塊1AO或2DI/2DO信號(hào)板。后者可用于高速輸入、高速輸出，可彌補(bǔ)繼電器型CPU不能輸出高速脈沖的缺陷。

　　12．PID的參數(shù)設(shè)置和調(diào)試方便直觀，有參數(shù)自整定功能，可控制16個(gè)回路。配一塊AO信號(hào)板，就可以實(shí)現(xiàn)PID閉環(huán)控制。PID參數(shù)自整定功能很好用。

             （2）IEC1157-2傳輸技術(shù)

IEC1l57-2的傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-PA，能滿足化工和石油化產(chǎn)業(yè)的要求。它可保持其本質(zhì)安全性，并通過總線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。IEC1157-2是一種位同步協(xié)議，可進(jìn)行無電流的連續(xù)傳輸，通常稱為H1。

             （3）光纖傳輸技術(shù)

    PROFIBUS系統(tǒng)在電磁干擾很大的環(huán)境下應(yīng)用時(shí)，可使用光纖導(dǎo)體，以增加高速傳輸?shù)拈g隔?？墒褂脙煞N光纖導(dǎo)體：一種是價(jià)格低廉的塑料纖維導(dǎo)體，供間隔小于50m情況下使用；另一種是玻璃纖維導(dǎo)體，供間隔小于1km情況下使用。很多廠商提供總線插頭可將RS-485信號(hào)轉(zhuǎn)換成光纖導(dǎo)體信號(hào)或?qū)⒐饫w導(dǎo)體信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS-485信號(hào)。

         3. PROFIBUS總線存取控制技術(shù)

    PROFIBUS-DP、FMS、PA均采用一樣的總線存取控制技術(shù)，它是通過OSI參考模型第2層（數(shù)據(jù)鏈路層）來實(shí)現(xiàn)的，它包括保證數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)及傳輸協(xié)議和報(bào)文處理。在PROFIBUS中，第2層稱之為現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層（FDL，F(xiàn)ieldbus Data Link）。介質(zhì)存取控制（M A C，   Medium Access Control）具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦?，MAC必須確保在任何一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。PROFIBUS協(xié)議的設(shè)計(jì)要滿足介質(zhì)存取控制的兩個(gè)基本要求：

             1）在復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)（主站）間的通訊，必須保證在確切限定的時(shí)間間隔中，任何一個(gè)站點(diǎn)要有足夠的時(shí)間來完成通訊任務(wù)。

    2）在復(fù)雜的程序控制器和簡(jiǎn)單的I/O設(shè)備（從站）間通訊，應(yīng)盡可能快速又簡(jiǎn)單地完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。

             因此PROFIBUS主站之間采用令牌傳送方式，主站與從站之間采用主從方式。令牌傳遞程序保證每個(gè)主站在一個(gè)確切規(guī)定的時(shí)間內(nèi)得到總線存取權(quán)（令牌），令牌在所有主站中循環(huán)一周的長(zhǎng)時(shí)間是事先規(guī)定的。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進(jìn)行。主站得到總線存取令牌時(shí)可依照主-從通訊關(guān)系表與所有從站通訊，向從站發(fā)送或讀取信息，也可依照主-主通訊關(guān)系表與所有主站通訊。所以可能有3種系統(tǒng)配置：純主-從系統(tǒng)、純主-主系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。