Abstract: Based on three different types of equipment in this paper including the brief introduction of PROFIBUS-DP system, Focuses on the behavior and norm principle and PROFIBUS-DP system bus access PROFIBUS-DP should follow.

Key Words: System device   System behavior   Norm system

【中图分类号】S972.7+4 【文献标识码】B  文章编号1606-5123（2018）07-0000-00

1 PROFIBUS-DP系统设备

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：

1.1 一类DP主站 (DPM1)

一类DP主站是中央控制器，它在预定的信息周期内与分散的站(如DP从站)交换信息。典型的DPM1的控制器有PLC或PC。它是PROFIBUS-DP应用的中心部件，在一个规定的、重复的信息周期内，中央控制器或PC机与分布式从站(DP从站)交换信息。非循环传输的数据与循环的测量值相比不是经常变动的，因此这种数据与快速循环的有用数据一起传输，但它以较低的优先级传输。主站中的中断确认保证由DP从站来的中断可靠传输。

1.2 二类DP主站(DPM2)

二类主站指操作员工作站(如PC机加图形监控软件)、编程器、操作员接口等。在DP系统组态操作时使用，完成系统操作和监视目的。这种类型的设备(如编程器、组态设备或操作设备)用于DP系统的启动、组态或用于正常运行过程(如诊断)中的系统操作。此类型的主站可以读取由设备来的输入、输出、诊断和组态数据。

1.3 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。一个DP从站是一个I/O设备，它读取输入信息并向I/O提供输出信息，输入和输出信息数取决于设备类型，最大为244字节。DP从站设备有：

(1)以PLC为代表的智能型I/O设备。

(2)分散式I/O(非智能型站点)。通常由电源部分、通信适配器部分、接线端子部分组成。分散式I/O不具有程序存储和程序执行，通信适配器部分接收主站指令，按主站指令驱动I/O，并将I/O输入及故障诊断等信息返回给主站。通常分散型I/O是由主站统一编址，这样在主站编程时使用分散式I/O与使用主站的I/O没有什么区别。

(3)驱动器、传感器、执行机构等PROFIBUS接口的现场设备。此类设备可由主站在线完成系统配置、参数修改、数据交换等功能。

1.4 DP单主站与多主站

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、诊断信息格式及所有的总线参数。

(1)单主站系统：PROFIBUS-DP允许构成单主站或多主站系统，这就为系统配置提供了高度的灵活性。在同一总线上最多可连接126个站点(主站或从站)。系统配置的描述包括站数、站地址和输入/输出地址的分配、输入/输出数据的格式、诊断信息的格式以及所使用的总线参数。在PROFIBUS-DP单主站系统中，在总线系统运行阶段，只有一个活动主站。PROFIBUS-DP单主站架构如图1所示。

(2)多主站系统：在PROFIBUS-DP多主站系统中，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DPM1、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。多主站系统如图2所示。

1.5 DP总线存取原则

PROFIBUS-DP的总线存取过程遵循如下原则：

(1)各主站之间采用令牌交换原则，按序交换令牌。

(2)从站只能接受主站的请求而产生响应，它不能向主站提出要求。

(3)每个主站都有它自己所控制的从站，它不能控制其他主站的从站，但它可以读取其他从站的数据。

(4)2类主站可以对任何从站进行读取操作，这种操作是非循环的。

DPM1和相关DP从站之间的用户数据传输是DPM1按照确定的顺序自动进行。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。

DPM1和DP从站间的数据传送分三个阶段：参数设定、组态和数据交换。在参数设定阶段，每个从站将自己的实际组态数据与从DPM1接收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从站才能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。

1.6 DP事件控制

除主—从功能外，PROFIBUS-DP允许主-主之间的数据通信，这些功能使用组态和诊断设备通过总线对系统进行组态。除DPA1设备自动执行的用户数据循环传输外，DP主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。使用这一功能将打开DP从站的同步锁定模式，用于DP从站的事件控制。

(1)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，指定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到外围设备上。用户可通过非同步命令退出同步模式。

(2)锁定。锁定控制命令使编址的从站进入锁定模式，锁定模式将指定的从站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更新。用户可以通过非锁定命令退出锁定模式。

1.7 DP功能扩展

DP扩展功能是对DP基本功能的补充，与DP基本功能兼容，PROFIBUS-PA使用了DP扩展功能。

(1)PM1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基本功能有允许DP从站用诊断信息向主站自发地传输事件，而新增的DDLNM-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。

2 PROFIBUS-DP系统行为和行规

2.1 系统行为

PROFIBUS-DP系统行为主要取决于DPM1的工作状态，这些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从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。如图3所示。

(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。

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。并对DP从站使用看门狗控制器检测主站和传输线路故障。如果在一定的时间间隔内发现没有主机的数据通信，从站自动将输出进入故障安全状态。

2.2 PROFIBUS-DP行规

PROFIBUS-DP协议明确规定了用户数据怎样在总线各站之间传递，但用户数据的含义是在PROFIBUS行规中具体说明的。另外，行规还具体规定了PROFIBUS-DP如何用于应用领域。使用行规可使不同厂商所生产的不同设备互换使用，而工厂操作人员毋须关心两者之间的差异，因为与应用有关的参数含义在行规中均作了精确的规定说明。下面是PROFIBUS-DP行规，括弧中数字是文件编号：

(1)NC/RC行规(3.052)。

(2)编码器行规(3.062)。

(3)变速传动行规(3.071)。

(4)操作员控制和过程监视行规(HMI)。

PROFIBUS-DP主要用于现场级的高速数据传输，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。

参考文献(略)