[现场总线]profibus╟dp解析
1.profibus ╟dp用于现场层的高速数据传送。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站(plc)程序循环时间短。除周期性用户数据传输外,profibus-dp还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态.诊断和报警处理。
①传输技术:rs-485双绞线.双线电缆或光缆。波特率从9.6k bit/s到12m bit/s。
②总线存取:各主站间令牌传递,主站与从站间为主-从传送。支持单主或多主系统。总线上最站点(主-从设备)数为126。
③通信: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。
④运行模式:运行.清除.停止。
⑤同步:控制指令允许输入和输出同步。同步模式:输出同步;锁定模式:输入同步。
⑥功能:dp主站和dp从站间的循环用户有数据传送。各dp从站的动态激活和可激活。dp从站组态的检查。强大的诊断功能,三级诊断诊断信息。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)进行配置,每dp从站的输入和输出数据最大为246字节。
⑦可靠性和保护机制:所有信息的传输按海明距离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)是可进行编程.组态.诊断的设备。第一类dp主站(dpm1)是中央可编程控制器,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。
(1) profibus ╟ dp基本特征
① 速率:在一个有着32个站点的分布系统中,profibus-dp对所有站点传送512 bit/s 输入和512bit/s输出,在12Mbit/s时只需1毫秒。
② 诊断功能:经过扩展的profibus-dp诊断能对故障进行快速定位。诊断信息在总线上传输并由主站采集。诊断信息分三级:
(本站诊断操作:本站设备的一般操作状态,如温度过高.压力过低。
(模块诊断操作:一个站点的某具体i/o模块故障。
(通过诊断操作:一个单独输入/输出位的故障。
(2)profibus-dp允许构成单主站或多主站系统。在同一总线上最多可连接126个站点。系统配置的描述包括:站数.站地址.输入/输出地址.输入/输出数据格式.诊断信息格式及所使用的总线参数。每个 profibus-dp系统可包括以下三种不同类型设备:
① 一级dp主站(dpm1):一级dp主站是中央控制器,它在预定的周期内与分散的站(如dp从站)交换信息。典型的dpm1如plc或pc。
② 二级dp主站(dpm2):二级dp主站是编程器.组态设备或操作面板,在dp系统组态操作时使用,完成系统操作和监视目的。
③ dp从站:dp从站是进行输入和输出信息采集和发送的外围设备(i/o设备.驱动器.hmi.阀门等)。
④ 单主站系统:在总线系统的运行阶段,只有一个活动主站。
⑤ 多主站系统:总线上连有多个主站。这些主站与各自从站构成相互独立的子系统。每个子系统包括一个dpmi.指定的若干从站及可能的dpm2设备。任何一个主站均可读取dp从站的输入/输出映象,但只有一个dp主站允许对dp从站写入数据。
(3) 系统行为
系统行为主要取决于dpm1的操作状态,这此状态由本地或总线的配置设备所控制。主要有以下三种状态:
(停止:在这种状态下,dpm1和dp从站之间没有数据传输。
(清除:在这种状态下,dpm1读取dp从站的输入信息并使输出信息保持在故障安全状态。
(运行:在这种状态下,dpm1处于数据传输阶段,循环数据通信时,dpm1从dp站读取输入信息并向从站写入输出信息。
① dpm1设备在一个预先设定的时间间隔内,以有选择的广播方式将其本地状态周期性地发送到每一个有关的dp从站。
② 如果在dpm1的数据传输阶段中发生错误,dpm1将所有有关的dp从站的输出数据立即转入清除状态,而dp从站将不在发送用户数据。在次之后,dpm1转入清除状态。
(4) dpm1和dp从站间的循环数据传输
dpm1和相关dp从站之间的用户数据传输是由dpm1按照确定的递归顺序自动进行。在对总线系统进行组态时,用户对dp从站与dpm1的关系作出规定,确定哪些dp从站被纳入信息交换的循环周期,哪些被排斥在外。
dmp1和dp从站之间的数据传送分三个阶段:参数设定.组态.数据交换。在参数设定阶段,每个从站将自己的实际组态数据与从dpm1接受到的组态数据进行比较。只有当实际数据与所需的组态数据相匹配时,dp从站才进入用户数据传输阶段。因此,设备类型.数据格式.长度以及输入输出数量必须与实际组态一致。
(5) dpm1和系统组态设备间的循环数据传输
除主-从功能外,profibus-dp允许主-主之间的数据通信,这些功能使组态和诊断设备通过总线对系统进行组态。
(6) 同步和锁定模式
除dpm1设备自动执行的用户数据循环传输外,dp主站设备也可向单独的dp从站.一组从站或全体从站同时发送控制命令。这些命令通过有选择的广播命令发送的。使用这一功能将打开dp从站的同及锁定模式,用于dp从站的事件控制同步。
主站发送同步命令后,所选的从站进入同步模式。在这种模式中,所编址的从站输出数据锁定在当前状态下。在这之后的用户数据传输周期中,从站存储接收到输出的数据,但它的输出状态保持不变;当接收到下一同步命令时,所存储的输出数据才发送到外围设备上。用户可通过非同步命令退出同步模式。
锁定控制命令使得编址的从站进入锁定模式。锁定模式将从站的输入数据锁定在当前状态下,直到主站发送下一个锁定命令时才可以更新。用户可以通过非锁定命令退出锁模式。
(7) 保护机制
对dp主站dpm1使用数据控制定时器对从站的数据传输进行监视。每个从站都采用独立的控制定时器。在规定的监视间隔时间中,如数据传输发生差错,定时器就会超时。一旦发生超时,用户就会得到这个信息。如果错误自动反应功能“使能”,dpm1将脱离操作状态,并将所有关联从站的输出置于故障安全状态,并进入清除状态。
2.扩展dp功能
dp扩展功能是对dp基本功能的补充,与dp基本功能兼容。
(1) dpm1与dp从站间非循环的数据传输。
(2) 带ddlm读和ddlm写的非循环读/写功能,可读写从站任何希望数据。
(3) 报警响应,dp基本功能允许dp从站用诊断信息向主站自发地传输事件,而新增的ddlm-alam-ack功能被用来直接响应从dp从站上接收的报警数据。
(4) dpm2与从站间的非循环的数据传输。
3.电子设备数据文件(gsd)
为了将不同厂家生产的profibus产品集成在一起,生产厂家必须以gsd文件(电子设备数据库文件)方式将这些品的功能参数(如i/o点数.诊断信息.波特率.时间监视等)。标准的gsd数据将通信扩大到操作员控制级。使用根据gsd所作的组态工具可将不同厂商生产的设备集成在同一总线系统中。
gsd文件可分为三个部分:
(1)总规范:包括了生产厂商和设备名称.硬件和软件版本.波特率.监视时间间隔.总线插头指定信号。
(2)与dp有关的规范:包括适用于主站的各项参数,如允许从站个数.上装/下装能力。 |