现场总线Profibus-DP 主从站数据交换讨论

　　1 导言
　　现场总线（Fieldbu）是20 世纪80 时代末、90 时代初开展起来的现场智能设备互连通讯网络，是计算机网络习惯工业现场环境的产品，经过十几年的开展已成为当今世界自动化技能的热门。据不完全统计，现在各类现场总线有40 多种，首要用于处理工业现场的智能化仪器仪表、操控器、履行机构等现场设备间的数据通讯及这些现场操控设备与高档操控体系之间的信息传递问题。
　　现在，较为盛行的现场总线有FF 、LonWorks 、Profibus 、WorldFIP 、CAN 、HART （过渡协议）等。现场总线尽管有必要规划成开放体系，但其网络结构并不需要坚持与OSI 体系完全一致。现场总线选用了3 层网络结构–物理层、数据链路层和应用层。流量操控和过失操控在数据链路层中履行，报文的牢靠传输在数据链路层或应用层中履行。
　　2 Profibus-DP 总线
　　2.1 Profibus-DP主从通讯
　　Profibus-DP 网络是一个主站/从站（Master / Slaver）网络，典型的DP 装备是单主站结构。DP 主站与DP 从站之间的通讯依据主从原理，主站具有总线操控权，周期地读取从站的输人信息并周期地向从站发送输出信息，而总线上的DP 从站仅仅是对主站作有关应对或呼应。数据通讯由主站和从站进行监控。一个DP 体系也可能是多主体系。
　　2.2 Profibus-DP 总线拓扑
　　Profibus-DP 体系有2 种总线拓扑结构：一种是RS-485 ，选用屏蔽双绞线，拓扑结构为总线型，通讯速率为9.6kb/s.（12oom ）-1, 12Mb/s.（100 m ）-1，每段最多节点数为32，不支撑总线供电；另一种是选用光纤，用于电磁兼容性要求高和长距离要求的场合。
　　2.3 Profibus-DP主从通讯原理
　　在数据链路层，Profibus-DP 运用混合的总线存取操控机制来完结相关站之间的通讯。其存取操控机制包含用于主站间通讯的涣散的令牌传递机制和用于主站与从站间通讯的会集的主-从机制。Profibus-DP的总线存取操控机制与所运用的传输介质无关，每个DP 节点有一个总线上专一的地址，报文用节点编址的办法安排。
　　令牌介质存取中令牌是一种特别的电文，它在主站间传递操控权。连接到Profibus 网络的主站按其总线地址（由总线存取操控MAC 程序自动断定总线上一切自动节点地址并记录在自动站表LAS 中）的升序组成一个逻辑令牌环。当某个主站得到令牌后，该主站就被答应在今后的一段时刻内履行主站作业。依据主从站联系表给其它的主站或从站发送帧，直到发完或规则的时刻到，再把令牌按令牌环规则的次序传给其它主站。具有总线地址HAS （最高站地址）的站点破例，它只传递令牌给具有最低总线地址的站点，以使逻辑令牌环闭合。在主-从方法下，由一个主站操控着多个从站，构成主-从体系。主站宣布指令，从站给出呼应，合作主站完结对数据链路的操控，一个主站应与相关的多个从站中的每个从站树立一条数据链路，从站能够发送多个侦，直到以下一种状况产生中止：从站没有信息帧可发送，未完结帧的数目已达最大值或从站被主站中止。典型的Profibus-DP 总线装备是以主-从总线存取程序为根底的，一个自动节点（DP 主站）循环地与被迫节点（DP 从站）交流数据。在单主方法中不存在令牌的传递，故在本文所评论的体系中只触及主从机制，也就是说令牌一直在这个主站，该主站是这个体系中专一具有总线操控权的站。
　　3 依据Profibus 一DP 主从通讯
　　3 . 1 硬件部分
　　Profibus 通讯的完结首要由带Profibus通讯接口的中央处理器或通讯模块完结，通讯模块有DP 从站、DP 主站、FMS 站及混合DP 和FMS 的通讯模块。本文试验是依据奥地利贝加莱（B&R) 公司的相关产品在贝加莱-东华大学工业自动化联合试验室中进行的，以经过Profibus-DP网对下位目标的操控为例介绍Profibus 一DP 网通讯的完结。本试验体系网络结构如图1 所示，其间主站为B&R公司的2005 系列，CPU 为CP260 或IF260 ，主站经过网络模块EX450 挂接到Profibus – DP 网上。当用EX450 作为主站模块时，可带具有IF361 、IF661 或其它接口模块的从站127 个，也可带具有Profibus 一DP 口的其它设备，如B&R公司的PROVIT 图文显现操作站、ACOPOS 伺服设备、PANEL WARE 人机界面模块等，或其它公司的一些产品，如Siemens 公司的ET200系列。2 个从站选用2 种不同装备，其间一个为2003 系列，网络接口模块IF361 ；另一个为2005 系列，接口模块为IF661。接口模块IF36l与IF661 内部选用的都是Siemens 公司ASICs 芯片SPC3 , SPC3 是一种用于从站的智能通讯芯片，支撑Profibus-DP 协议，可独立完结悉数Profibus-DP 通讯功用。