SIEMENS西门子武威授权代理商

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3 个模块组成。
    · 物理层 , 链路层和应用层的协议软件 ;
    · 初始化设定 , 事件记录和显示模块 ;
    · 应用层接口模块。

    下面对每个模块的功能与结构予以阐述。

5.1 协议软件

    由于所开发的接口单元在网络中处于从站的位置 , 因此它没有直接访问总线权。协议软件实现了所有 FDL (Fieldbus Data L ink) 服务功能 , 它是映射应用层 FMS(Fieldbus MessageSpecification) 服务所不可缺少的。总线参数诸如地址、波特率和槽时间等均可在协议安装时由用户设定。微处理器的计时器用于从站的空闲、**时和同步计时。报文的发送和接收是通过中断进行控制的。由于 Profibus 总线的较高传输速率为 50 0 k Baud, 在 FDL 层上 , 总是在收到报文的 STOP 字节标志后 , 才对报文进行处理的。在空报文的情况下 , 处理过程需要 80 0 ～ 90 0 μS, 一般情况下 , 处理过程需要 1 ～ 4ms, 例如初始化服务就需要 4ms, 因此 , 整个系统的槽时间较少需要 5-1 0 ms 。应用层模块包括 FMS(Fieldbus MessageSpecification) 和 LL I(Low L evel Interface) 两个子层模块。 FMS 模块的主要功能是对来自 AL I(Aplication L ayer Interface) 的服务请求进行处理并将其传送给 PROFIBUS 现场总线网络 ; 同时 , 对来自网络底层的报文进行译码处理并将其传送给 AL I 。通常 , 从站接口单元的应用层软件只实现了 FMS 所规定的部分服务功能 , 但可以根据用户的需要进行有选择性的扩充。除规定的上下文管理服务 ( 初启、异常终止、拒收等 ) 外 , 一般还包括变量存取服务 ( 读、写、情况汇报等 ) 、事件管理服务 ( 事件通知及确认事件通知 ) 和对象目录管理服务。虽然象事件管理服务等并不是从站必须具有的服务功能 , 但考虑到实际应用的需要 , 在 L L I 子层模块内 , 允许从站具有一定的主动性 , 因为这样避开了令牌管理机制的限制 , 在从站内实现比在主站内实现具有更大的方便性和灵活性。从站一定限度的主动性是通过附加功能块来实现的。如果从站接到主站的轮询请求 , 它将主动为主站提供必要的服务。不过 , 在这种情况下 , 只有那些追赶 FMS 规定的服务功能才是有效的。

5.2 初始化设定 , 事件记录和显示模块

    为了方便用户安装从站单元 , 在关闭 Profibus/ RS2 3 2 的情况下 , 用户可以通过 RS2 3 2 接口用 PC 机对其进行初始化。初始化设定模块完成必要的参数设置和事件管理 , 并在 ZPRAM 内设置通信关系表和总线参数。事件记录模块主要完成对过去一定数量的事件进行跟踪记录 , 比如 RS2 3 2 和 RS485 通信错误 ( 奇偶校验错误、帧错误和溢出 ) 及其发生时间。显示模块负责通过 L ED 和数显对总线和从站单元的状态进行显示。

5.3 应用层接口模块

    应用层接口负责把实际现场对象映射为 Profibus 能辨认的通信对象 , 并把服务请求发送给通信系统。

6 结束语
针对现存现场设备大多只具有 RS2 3 2 通信接口 , 为使它们能以节点的方式与现场总线连接 , 本文以 Profibus 现场总线为例 , 设计开发了一种从站接口单元。在实际中 , 用它对多台拥用 MPDC 型驱动器 ( 具有 RS2 3 2 接口 ) 的钻床控制系统进行了改造 , 完成了预定的通信和控制功能 , 取得了满意的效果。笔者相信 , 这对在原有设备的基础上实现现场总线分布式控制具有重要参考意义

2．1**层：定义物理的传输技术
现场总线系统的应用在较大程度上取决于选择哪种传输技术，既要考虑简便和经济的因素，在流程自动化的应用场合，数据和电源还必须在同一根电缆上传送，以达到本质安全的要求等。因此，单一的传输技术不可能满足所有要求。为此，Profibus提供可选的三种传输技术：
RS－485：用于DP／FMS，波特率从9．6kbit／s到12Mbit／s。传输距离与波特率有关，每段较多可接32个站（主站／从站）。通过中继器（repeater）可以增加段数，距离也相应可延长至10km，总线上的站数较多可达127个。
光纤电缆（FO）：用于DP／FMS，可选，用于电磁兼容性（EMC）要求高和长距离要求的场合。
IEC1158－2：用于PA，波特率31．25kbit／s，具有本质安全特性，由总线对设备供电。
电缆均采用屏蔽／不屏蔽双绞线。由于DP和FMS使用同样的传输技术，因此这二个系统可在同一根电缆上同时操作。通过DP／PA段藕合器或DP／PA段连接器，PA系统能很方便地集成到DP网络中。
2．2*二层：定义总线存取协议
Profibus－DP／－PA／－FMS均使用一致的总线存取协议。该协议是通过OSI参考模型的*二层来实现的，它还包括数据的可靠性、传输协议和报文处理等。在PROFIBUS中，*二层称之为现场总线数据链路层FDL（Fieldbus Data bbbb）。
（1）为了满足工业自动化应用领域对通信方式的各种需求（如集中式、分散式和集中与分散混合式），Profibus总线存取协议提供两种方式：从站之间的令牌（Token）传递存取方式和主站与从站之间的轮询（Polling）存取方式（图3）。

由于这种总线存取方式，可以实现三种系统配置：主－主系统，主－从系统和混合系统，从而能满足工业自动化各应用领域的需求。
（2）程序的控制由介质存取控制（Mediucess COMEO1）来实现，在总线系统建立初期，的任务是检查总线上的站点地址并建立逻辑令牌环。令牌环是所有主站的组织链，按主站地址升序构成，在总线运行期间，断电或损坏的主站必须从环中排除，新接入的主站必须加入令牌环。确保在任一时刻只有一个主站具有令牌（总线存取权），令牌在所有主站间循环一周的时间和各主站持有令牌的时间，根据应用系统的要求，经计算后在系统组态时设定。还有监测、检查传输介质及收发器故障、站地址错和令牌错误等功能。
（3）的完整性和可靠性，依靠所有报文的海明距离HD＝4（Hamming Distance），符合国际标准IEC870－5－1制定的要求。
（4）Profibus*二层按非连接的模式操作，提供三种通信方式：
    ·点对点通信；
·广播通信，即主站向所有其他站（包括主和从）发送信息，不要求回答；
·有选择的广播通信，即主站向一组站（主和从）发送信息，不要求回答。
（5）在Profibus－DP／－PA／－FMS中，分别使用了*二层服务的不同子集。这些服务通过*二层的服务存取点SAP（Service access point）由上一层调用。在FMS中，这些服务存取点是用来建立逻辑通信系统表，而在DP／PA中，对每个服务存取点都赋予一个不同的、定义明确的功能。
2．3*七层和用户接口层
（1）Profibus－DP未使用*七层，这种结构确保了的快速和有效。在DP的用户接口层中，直接数据链路映象DDLM（Direct Data bbbb Map－per）为用户接口进入*二层提供了简捷的途径。除此之外，用户接口中还规定了用户、系统及不同设备可调用的应用功能。DP行规（Profile）详细说明了各种不同DP设备的设备行为等。
（2）Profibus－PA也未使用*七层，在PA的用户接口层，它以DP基本功能为基础，采用扩展的DP功能。除此之外，还用PA行规描述了现场设备的各种参数和设备行为的各种要求。
（3）Profibus－FMS使用了*七层（应用层），应用层由现场信息规范FMS（Fieldbus Message speci－fication）和低层接口LLI（Lower LayerInterface）组成。
FMS包括应用协议层并向用户提供可广泛选用的强有力的通信服务。
LLI协调各种通信关系，并为FMS提供不依赖设备的访问*二层。在用户接口规定FMS设备
行规。
3Profibus－DP／－PA／－FMS的主要特性
除上述已经说明的Profibus特性外，再分别对DP－PA－FMS的主要特性作概要叙述。
3．1Profibus－DP
Profibus－DP主要用于现场级的高速，解决自动控制系统（如PLC、PC等）通过高度分散的现场设备（I／O、驱动器等）之间的通信任务。使用PROFIBUS－DP可取代现场的24V或0～20mA的并行信号传输技术。
自动控制系统与分散的现场设备间的数据交换多数是周期性的，而对智能化现场设备还需要有非周期性的数据交换（如组态、诊断、报警处理等）。周期性的通信由DP基本功能完成，非周期性的通信由DP功能完成。
Profibus提供了冗余技术，系统冗余和介质冗余。
·Profibus－DP行规
Profibus－DP协议规定了用户数据怎样在总线各站之间进行传递。DP行规具体说明用户数据的含义，并具体规定了PROFIBUS－DP如何在应用领域使用。利用行规，设备操作和较终用户可以互换不同生产厂商生产的设备，甚至还允许互换不同厂商生产的部件，这降低了用户的工程和维护成本。
3．2Profibus－PA
Profibus－PA主要用于流程工业自动化领域。它将自动化系统或过程控制系统与设备（如压力、温度和液位变送器等）通过总线连接起来，并解决它们之间的通信任务。PA采用IEC1158－2传输技术，现场设备由总线供电，具有本质安全特性。可用于有爆炸危险的区域。使用PROFIBUS－PA可取代现行的4～20mA的模拟技术。
（1）PA行规保证了不同生产厂商生产的现场设备具有互换性和互操作性，是Profibus－PA的一个组成部分。PA行规的主要任务是选用各类现场设备必须的通信功能，并提供这些设备功能和行为的一切必要的规格、参数等。
（2）RS485／FO（光纤）和IEC1158－2传输技术之间可以通过DP／PA藕合器（coupler）或PA链接器（bbbb）相连接，从而使Profibus网络很容易地延伸到有爆炸危险的应用区域。
·藕合器／链接器的主要任务是：
将异步数据格式转换为同步数据格式，并将传输速率转换为31．25kbit／s向现场设备供电，限制馈电流（适用于防爆）。
·藕合器与链接器的区别
藕合器与“一根导线”的作用相同，不是系统组态的对象，从总线的角度看，它是不可识别的；链接器应用于对循环时间要求很高和现场设备（仪表）数量很大的场合。每个链接者可连三个藕合器。链接器对上位主站而言它是从站，对它下面连接的现场设备而言它又是主站