基于PROFIBUS-DP的现场数据采集网络
日期：2006-4-30 10:18:28 来源：本文摘自《PLC&FA》
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PROFIBUS-DP是适用于工厂自动化和楼宇自动化的高速数据通信协议，有广阔的数据传输速率范围(自9.6Kbps～12Mbps)，传输的数据容量为每个报文多达244字节。PROFIBUS-DP协议是开放的，遵守ISO/OSI参考模型，PROFIBUS-DP仅使用了第1、2层外加用户接口，第3层至第7层未加描述。ROFIBUS-DP的主要应用区域在现场层，由于诊断报文的作用，能实现预防性维护、趋势分析等。选用西门子公司的SIMATIC 300系列PLC，可以方便地组建PROFIBUS-DP数据采集网络。系统的组态和编程由STEP7软件实现，现场数据可由MCGS组态软件显示与控制，此外还可采用DDE(动态数据交换)技术，通过Internet访问工业现场数据。
PROFIBUS-DP的数据传输介质可以是双绞线和光纤电缆。RS485传输技术是PROFIBUS-DP最常用的一种传输技术，设备简单，传输速率高，采用的电缆为屏蔽双绞铜线。电缆的主要参数如表1所示。
在相连各站时，应确保数据线不要拧绞。如果使用的是屏蔽编织线和屏蔽箔，则应在两端与保护地连接，并通过尽可能大面积的屏蔽线来覆盖，以保持良好的传导性。当数据传输速率大于500Kbps时应避免使用短接线，而应使用PROFIBUS专用的插头来连接数据输入线和输出电缆。PROFIBUS专用总线插头为9针Sub D插头，总线插头的针脚分配如表3所示。
每个站都应保证提供5V和GND到针脚5和6，这样总线就可以用终端电阻终止。终端电阻供电电源VP应能保证能够最小驱动10mA电流到终端电阻。总线连接器的连接示意图如图1所示。
图1 总线连接器的连接
接口电路可以自行设计，也可以直接采用西门子IM183-1从站模块。接口电路必须提供RXD/TXD-P和RXD/TXD-N信号。
一个profibus数据传输网络最多可连接126个站，总线系统分成若干个段，段与段之间用中继器连接。作为被动的总线站，中继器的作用通常是保证能明确的识别要与以下连接的站所交换的数据。每个段最多可连接32个站，中继器也计数为一个站，要覆盖更长的距离，可建立连接段，连接段不连接任何站。
(1) 基于PROFIBUS-DP的多主站系统
PROFIBUS-DP允许构成单主站或多主站系统，为系统的组态提供了高度的灵活性。DP主站用于对DP从站的运行进行信息交换与监视，DP从站用于对输入信息进行采集和向控制器发送输出信息。基于PROFIBUS-DP的多主站系统如图2所示，各个DP从站通过PROFIBUS-DP总线连接于一类DP主站或二类DP主站。
图2 PROFIBUS-DP多主站系统
(2) 在数据传输过程中,必须和选用的服务
一类DP主站用于处理与指定的从站间的用户数据交换，二类主站用于调试，可简单地控制一个从站。一类主站和二类主站的数据通信限制在通过传递令牌以取得总线控制权。当前抱有令牌的主站有机会在规定的时间内与其所规定的从站进行用户数据通信。在数据传输过程中必须和选用的服务如图3所示。
(3) 硬件配置
自行建立PROFIBUS-DP网络时，可以选用SIMATIC 300系列CPU(如CPU 314(1))为中央处理器，CP342-5为DP主站，也可以直接选用带有PROFIBUS-DP接口的CPU(如CPU 315-2DP)作为DP主站。然后添加SMITIC 300系列从站模块，添加从站模块时必须注意从站模块的地址设置应与实际值一致，站地址最小为3且站地址号不能重复。添加了8路模拟量输入/输出模块、16路开关量输入/输出模块以及PROFIBUS/MODIBUS协议转换模块的硬件组态图如图4所示。
1 引言
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PROFIBUS-DP是适用于工厂自动化和楼宇自动化的高速数据通信协议，有广阔的数据传输速率范围(自9.6Kbps～12Mbps)，传输的数据容量为每个报文多达244字节。PROFIBUS-DP协议是开放的，遵守ISO/OSI参考模型，PROFIBUS-DP仅使用了第1、2层外加用户接口，第3层至第7层未加描述。ROFIBUS-DP的主要应用区域在现场层，由于诊断报文的作用，能实现预防性维护、趋势分析等。选用西门子公司的SIMATIC 300系列PLC，可以方便地组建PROFIBUS-DP数据采集网络。系统的组态和编程由STEP7软件实现，现场数据可由MCGS组态软件显示与控制，此外还可采用DDE(动态数据交换)技术，通过Internet访问工业现场数据。
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2 PROFIBUS-DP数据传输技术
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PROFIBUS-DP的数据传输介质可以是双绞线和光纤电缆。RS485传输技术是PROFIBUS-DP最常用的一种传输技术，设备简单，传输速率高，采用的电缆为屏蔽双绞铜线。电缆的主要参数如表1所示。
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在相连各站时，应确保数据线不要拧绞。如果使用的是屏蔽编织线和屏蔽箔，则应在两端与保护地连接，并通过尽可能大面积的屏蔽线来覆盖，以保持良好的传导性。当数据传输速率大于500Kbps时应避免使用短接线，而应使用PROFIBUS专用的插头来连接数据输入线和输出电缆。PROFIBUS专用总线插头为9针Sub D插头，总线插头的针脚分配如表3所示。
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每个站都应保证提供5V和GND到针脚5和6，这样总线就可以用终端电阻终止。终端电阻供电电源VP应能保证能够最小驱动10mA电流到终端电阻。总线连接器的连接示意图如图1所示。
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图1 总线连接器的连接
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接口电路可以自行设计，也可以直接采用西门子IM183-1从站模块。接口电路必须提供RXD/TXD-P和RXD/TXD-N信号。
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一个profibus数据传输网络最多可连接126个站，总线系统分成若干个段，段与段之间用中继器连接。作为被动的总线站，中继器的作用通常是保证能明确的识别要与以下连接的站所交换的数据。每个段最多可连接32个站，中继器也计数为一个站，要覆盖更长的距离，可建立连接段，连接段不连接任何站。
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3 PROFIBUS-DP数据采集网络的组建
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(1) 基于PROFIBUS-DP的多主站系统
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PROFIBUS-DP允许构成单主站或多主站系统，为系统的组态提供了高度的灵活性。DP主站用于对DP从站的运行进行信息交换与监视，DP从站用于对输入信息进行采集和向控制器发送输出信息。基于PROFIBUS-DP的多主站系统如图2所示，各个DP从站通过PROFIBUS-DP总线连接于一类DP主站或二类DP主站。
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图2 PROFIBUS-DP多主站系统
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(2) 在数据传输过程中,必须和选用的服务
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一类DP主站用于处理与指定的从站间的用户数据交换，二类主站用于调试，可简单地控制一个从站。一类主站和二类主站的数据通信限制在通过传递令牌以取得总线控制权。当前抱有令牌的主站有机会在规定的时间内与其所规定的从站进行用户数据通信。在数据传输过程中必须和选用的服务如图3所示。
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(3) 硬件配置
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自行建立PROFIBUS-DP网络时，可以选用SIMATIC 300系列CPU(如CPU 314(1))为中央处理器，CP342-5为DP主站，也可以直接选用带有PROFIBUS-DP接口的CPU(如CPU 315-2DP)作为DP主站。然后添加SMITIC 300系列从站模块，添加从站模块时必须注意从站模块的地址设置应与实际值一致，站地址最小为3且站地址号不能重复。添加了8路模拟量输入/输出模块、16路开关量输入/输出模块以及PROFIBUS/MODIBUS协议转换模块的硬件组态图如图4所示。
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