現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)課件第5章profibus

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Yonghua12007.2

V2.0PROFIBUS-DP的基本概念DP各站之間的通信DP的報(bào)文格式DP主站和從站的工作過程DP-V0報(bào)文詳解總線和信息的循環(huán)時(shí)間及估計(jì)PROFIBUS-DP系統(tǒng)的接線及安裝簡(jiǎn)單PROFIBUS-DP系統(tǒng)組成舉例PROFIBUS-DP 及DP-V05.1

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Yonghua22007.2

V2.0傳輸技術(shù)傳輸介質(zhì)DP采用RS485雙絞線或光纜傳輸介質(zhì)，傳輸波特率從9.6kbps到12Mbps。雙絞線成本最低，使用方便，能滿足大部分的使用場(chǎng)合，所以是使用最多的傳輸介質(zhì)。光纜用于高速、遠(yuǎn)距離和對(duì)抗干擾要求高的場(chǎng)合。其中玻璃光纖傳輸?shù)木嚯x最長(zhǎng)，但較難裝配；塑料光纖傳輸距離比前者短，但其成本低，裝配簡(jiǎn)單。傳輸距離和使用的傳輸介質(zhì)及波特率有關(guān)。NRZ編碼、異步傳輸技術(shù)PROFIBUS的特征碼（Character）由11位（bits）組成，即1個(gè)起始位（起始位總為0），8個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)校驗(yàn)位和一個(gè)停止位（停止位總為1）PROFIBUS-DP 及DP-V05.1

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Yonghua32007.2

V2.05.1

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Yonghua42007.2

V2.0設(shè)備類型DP網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備類型有3類：第一類主站（Class1Master）：它是DP網(wǎng)絡(luò)中的主角，起著和從站交換數(shù)據(jù)并控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的作用。它可以是PLC、IPC等。第二類主站（Class2Master）：它負(fù)責(zé)對(duì)第一類主站和從站進(jìn)行組態(tài)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行診斷等，它一般是裝有通信卡和工程軟件的上位機(jī)。從站(Slaves)：從站是更接近于底層現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備，它們負(fù)責(zé)執(zhí)行主站的輸出命令，并向主站提供從現(xiàn)場(chǎng)傳感器采集到的輸入信號(hào)或其他輸入信號(hào)。它們可以是遠(yuǎn)程I/O、小型PLC、驅(qū)動(dòng)器和閥等。PROFIBUS-DP 及DP-V05.1

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Yonghua52007.2

V2.0基本特點(diǎn)PROFIBUS-DP有如下基本特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)中所有從站具有同樣的優(yōu)先權(quán)；網(wǎng)絡(luò)可以是單主站或多主站結(jié)構(gòu)；可以進(jìn)行循環(huán)和非循環(huán)通信。第一類主站和從站間的通信是循環(huán)的、不間斷的；非循環(huán)數(shù)據(jù)通信可以通過DP-V1來(lái)實(shí)現(xiàn)；為了安全原因，只能有一個(gè)主站對(duì)相應(yīng)的從站進(jìn)行控制（寫入數(shù)據(jù)）；一類主站和二類主站均可以讀取從站的數(shù)據(jù)；每個(gè)從站可以有多達(dá)244字節(jié)的輸入和輸出數(shù)據(jù)；傳輸速率可以高達(dá)12Mbps。PROFIBUS-DP 及DP-V05.1

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Yonghua62007.2

V2.0總線存取過程PROFIBUS-DP的總線存取過程遵循以下原則：各主站之間采用令牌（Token）交換的規(guī)則，按序交換令牌。令牌相當(dāng)于一種權(quán)力，誰(shuí)握有令牌，誰(shuí)就有對(duì)總線的使用權(quán)力，沒有令牌的一方只有等待。令牌只有一個(gè)，所以同一時(shí)間內(nèi)只能有一個(gè)主站擁有令牌，這就避免了多人發(fā)布命令而造成的混亂。在擁有令牌的時(shí)間內(nèi)，該主站必須完成它應(yīng)該完成的任務(wù)。從站只能接受主站的請(qǐng)求而產(chǎn)生響應(yīng)，它不能向主站提出請(qǐng)求。每個(gè)主站都有它自己所控制的從站，它不能控制其他主站的從站，但它可以讀取其他從站的數(shù)據(jù)。第二類主站可以對(duì)任何從站進(jìn)行讀取操作，但這種操作是非循環(huán)的。PROFIBUS-DP 及DP-V05.1

PROFIBUS-DP的基本概念4.

總線存取過程PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua72007.2

V2.05.1

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Yonghua82007.2

V2.0系統(tǒng)配置系統(tǒng)配置PROFIBUS-DP可以構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)，這就為系統(tǒng)配置提供了高度的靈活性。系統(tǒng)配置包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)配置和參數(shù)配置，主要內(nèi)容有站點(diǎn)數(shù)目、地址和輸入/輸出數(shù)據(jù)的格式，診斷信息格式等。網(wǎng)段一個(gè)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中最多只能有126個(gè)設(shè)備（包括主站和從站），在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)段（Segment）中，最多只能有32個(gè)設(shè)備。如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備數(shù)量多于32個(gè)或由于受距離以及設(shè)備性質(zhì)的限制，那就必須劃分出多個(gè)網(wǎng)絡(luò)段。網(wǎng)絡(luò)段之間的連接可以使用中繼器或段耦合器，他們的作用是增加網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度，提供段與段之間的信號(hào)隔離和緩沖，另外段耦合器主要還用于DP段和PA段之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換。一般來(lái)說，應(yīng)該預(yù)留10％的地址資源給中繼器或診斷工具使用。在任何主站和從站之間最多可以有9個(gè)中繼器，但一些安裝指導(dǎo)手冊(cè)建議最好不要超過4個(gè)中繼器，即網(wǎng)段數(shù)最多有5個(gè)。PROFIBUS-DP 及DP-V05.1

PROFIBUS-DP的基本概念PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua92007.2

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Yonghua102007.2

V2.0設(shè)備地址PROFIBUS支持的設(shè)備地址范圍是0~127。這其中有幾個(gè)特殊地址是保留作為它用的，除此之外一般情況下地址是可以隨便使用，但在實(shí)際應(yīng)用中還是遵守一定的規(guī)則較好。地址127保留用于全局控制或廣播信息；地址126保留用于需要使用總線設(shè)置地址的從站；地址0應(yīng)當(dāng)保留作為2類主站地址；1類主站地址一般應(yīng)該從地址1開始編號(hào)，然后連續(xù)編址。如果主站數(shù)量很少，也要適當(dāng)保留幾個(gè)地址號(hào)。從站地址一般按段的不同，從一個(gè)整數(shù)號(hào)碼開始編址。如段1的從站地址為10、11、12……，段2的從站地址為20、21、22……等等。這樣做主要是為了使用方便。這樣算來(lái)，對(duì)于一個(gè)單主站系統(tǒng)（一個(gè)1類主站）來(lái)說，除去3個(gè)保留地址外，系統(tǒng)中從站的數(shù)目最多就只有124個(gè)了：128-3-1=124。PROFIBUS-DP 及DP-V05.2

DP各站的功能及通信現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua112007.2

V2.0功能主站（主要指1類主站）

把輸出數(shù)據(jù)送往從站，如果需要的話也可以得到從站的輸入數(shù)據(jù)。它的主要功能有：控制托肯的傳遞；負(fù)責(zé)把新的站點(diǎn)放入總線中；和組態(tài)好的從站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；檢測(cè)失敗的從站；監(jiān)測(cè)定義好的總線時(shí)間；監(jiān)測(cè)組態(tài)從站的響應(yīng)時(shí)間（包括重復(fù)傳送報(bào)文）；建立托肯傳遞站點(diǎn)之間的聯(lián)系。2類主站主要管理組態(tài)數(shù)據(jù)的提供，收集1類DP主站的診斷數(shù)據(jù)。也執(zhí)行1類主站與DP從站通信的所有基本功能和某些擴(kuò)展功能。PROFIBUS-DP 及DP-V0功能DP從站現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua122007.2

V2.0與DP主站一樣，DP從站的基本功能主要包含在DP-V0版本中，擴(kuò)展功能包含在DP-V1和DP-V2版本中。5.2

DP各站的功能及通信5.2

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Yonghua132007.2

V2.0PROFIBUS-DP的通信形式PROFIBUS

DP

系統(tǒng)的通信形式主要有：1類主站和從站之間：主站發(fā)請(qǐng)求報(bào)文，從站對(duì)主站請(qǐng)求產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的響應(yīng)報(bào)文.包括：診斷、參數(shù)化、組態(tài)和數(shù)據(jù)交換。2類主站和從站之間：通信均為可選功能，除與1類主站相同報(bào)文外，還包括：設(shè)定從站地址、讀取輸入、讀取輸出和獲取組態(tài)。1類主站和2類主站之間：主要包括實(shí)現(xiàn)組態(tài)數(shù)據(jù)的上裝、下載，及讀取

1類主站有關(guān)數(shù)據(jù)的報(bào)文。PROFIBUS-DP 及DP-V05.2

DP各站的功能及通信PROFIBUS-DP的通信形式主/從通信時(shí)實(shí)現(xiàn)的功能PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua142007.2

V2.05.2

DP各站的功能及通信PROFIBUS-DP的通信形式主/主通信時(shí)實(shí)現(xiàn)的功能PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua152007.2

V2.05.2

DP各站的功能及通信PROFIBUS-DP 及DP-V0各設(shè)備相互作用關(guān)系和使用的報(bào)文種類示意圖現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua162007.2

V2.05.3

DP報(bào)文格式DP報(bào)文格式標(biāo)準(zhǔn)的DP報(bào)文格式SAP的作用因?yàn)橥瑫r(shí)使用FROFIBUS數(shù)據(jù)鏈路層FDL的可能不只有DP（可能還有

FMS），為了保證DP的報(bào)文區(qū)別于其他報(bào)文，所以DP的報(bào)文加上了2個(gè)特殊字節(jié)：一個(gè)是目標(biāo)服務(wù)存取點(diǎn)DSAP（Destination

ServiceAccess

Point），另一個(gè)是SSAP（SourceService

Access

Point）。DSAP和SSAP指明了具體的服務(wù)類型，它們能告訴別人這個(gè)報(bào)文的具體含義。但有一個(gè)特殊情況，即“數(shù)據(jù)交換”的報(bào)文中采用“Default-SAP”（缺省SAP，或不使用SAP）格式，因?yàn)橐?guī)定FMS不能使用這種方式，所以仍能保證正確區(qū)分各自的報(bào)文?？傊瓵SICs通過SAP保證了報(bào)文的準(zhǔn)確接收。PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua172007.2

V2.05.3

DP報(bào)文格式服務(wù)點(diǎn)服務(wù)類型主站和從站之間PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua182007.2

V2.05.3

DP報(bào)文格式現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua192007.2

V2.0服務(wù)點(diǎn)服務(wù)類型主站—主站之間通信的服務(wù)點(diǎn)比較特殊：DSAP

和SSAP

均為36（54）。只有當(dāng)從站支持該項(xiàng)功能時(shí)，從站37h（55）才有效。在DP報(bào)文中的目標(biāo)地址和源地址，即DA和SA，它們分別為一個(gè)

字節(jié)，其中低7位（26~20）表示設(shè)備地址，而27位是非常重要的

位，當(dāng)該位為0時(shí)，表示在該報(bào)文中，沒有使用DSAP/SSAP；當(dāng)

該位為1時(shí)，表示在該報(bào)文中，有DSAP/SSAP來(lái)指定相應(yīng)的服務(wù)，這時(shí)的DA/SA在報(bào)文為1×××××××。但在使用分析軟件時(shí)，一般還顯示正常的地址，對(duì)這一點(diǎn)，大家一定要注意！PROFIBUS-DP 及DP-V05.3

DP報(bào)文格式舉例1類主站和從站之間（主站地址為1，從站地址為10）PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua202007.2

V2.05.3

DP報(bào)文格式舉例2類主站和從站之間（主站地址為0，從站地址為10）PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua212007.2

V2.05.4

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Yonghua222007.2

V2.0主站工作過程當(dāng)主站從組態(tài)工程工具（2類主站）接收到它的參數(shù)配置后，它就開始同屬于它的從站進(jìn)行通信了。主站的參數(shù)配置包括參數(shù)化/組態(tài)數(shù)據(jù)，以及它所控制和聯(lián)系的從站地址。主站正是通過參數(shù)化和組態(tài)這兩個(gè)報(bào)文認(rèn)識(shí)屬于它的從站的，主站只和它自己的從站進(jìn)行聯(lián)系。上電時(shí)，主站先和從站聯(lián)系檢查它們的時(shí)基（波特率），主站通過組態(tài)報(bào)文把波特率送給從站，ASICs使從站自動(dòng)適應(yīng)主站所設(shè)置的波特率。從站監(jiān)控它所接收到的每一個(gè)報(bào)文，一旦發(fā)現(xiàn)任何不正確的通信結(jié)果或現(xiàn)象，主站立即通過診斷報(bào)文得到消息，從站會(huì)自動(dòng)將它的輸出設(shè)置到安全狀態(tài)。隨后主站會(huì)重新對(duì)從站進(jìn)行參數(shù)化和組態(tài)。上電或復(fù)位后，主站和它的從站的通信順序按地址號(hào)從小到大進(jìn)行，主站之間的令牌傳遞也是按地址號(hào)從小到大進(jìn)行的。PROFIBUS-DP 及DP-V05.4

DP主站和從站的工作過程從站工作過程從站的狀態(tài)機(jī)構(gòu)集成在ASICs的硬件中，用戶不能對(duì)它進(jìn)行干預(yù)。PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua232007.2

V2.05.4

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Yonghua242007.2

V2.0從站工作過程Power_On

在上電時(shí)，從站可以從2類主站接收“設(shè)置從站地址”（Set-Slave-Address）報(bào)文，改變從站地址。也只有在上電時(shí)從站才能改變地址。Wait_Parameterization

在最初的內(nèi)部起動(dòng)后，進(jìn)入等待參數(shù)化（Wait_Prm）階段，這時(shí)從站可以接收診斷請(qǐng)求報(bào)文或參數(shù)化報(bào)文，但不能接收其他任何報(bào)文。參數(shù)化報(bào)文中包含許多標(biāo)準(zhǔn)化的信息，如是否支持同步/鎖定（Sync/Freeze）方式、主站地址以及其他用戶定義的功能。Wait_Configuration

接下來(lái)進(jìn)入等待組態(tài)（Wait_Cfg）階段，組態(tài)報(bào)文主要定義數(shù)據(jù)交換中輸入/輸出字節(jié)的數(shù)量，從站會(huì)核查該組態(tài)是否適合自己，并把結(jié)果報(bào)告給主站。對(duì)每個(gè)主站來(lái)說，它可以在從站的任何狀態(tài)下得到“獲取組態(tài)”（Get_Cfg）報(bào)文。Data_Exchange如果參數(shù)化報(bào)文和組態(tài)報(bào)文都被從站接受的話，說明對(duì)該從站成功完成了組態(tài)。接下來(lái)主站和從站就可以自動(dòng)進(jìn)入數(shù)據(jù)交換階段了。PROFIBUS-DP 及DP-V05.4

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Yonghua252007.2

V2.0從站工作過程Diagnosis

診斷報(bào)文有高的優(yōu)先級(jí)，從站狀態(tài)機(jī)構(gòu)的狀態(tài)、參數(shù)化/組態(tài)的正確與否，以及用戶所設(shè)定的診斷內(nèi)容都包含在診斷報(bào)文中，從站在任何狀態(tài)下都可以響應(yīng)主站診斷報(bào)文的請(qǐng)求。在從站初始化時(shí)，從站可能會(huì)發(fā)送回一個(gè)錯(cuò)誤信息或狀態(tài)信息。Watchdog

看門狗是每個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要功能，它能監(jiān)控系統(tǒng)工作過程的正常與否，防止死機(jī)或死循環(huán)的出現(xiàn)。PROFIBUS中，從站利用看門狗功能監(jiān)控總線的通信情況，保證主站處于激活狀態(tài)，保證通信及過程數(shù)據(jù)一直處于更新狀態(tài)?？撮T狗的時(shí)間是在參數(shù)配置報(bào)文中確定的。在每一次正常的通信回合后，它都能被復(fù)位。如果有意外發(fā)生，看門狗時(shí)間溢出，則從站狀態(tài)機(jī)構(gòu)自動(dòng)返回到Wait_Prm狀態(tài)，并把輸出設(shè)置到安全狀態(tài)（根據(jù)是否設(shè)置安全狀態(tài)而定）。PROFIBUS-DP 及DP-V05.5

DP-V0報(bào)文詳解現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua262007.2

V2.0概述PROFIBUSDP-V0指的是1類主站和從站之間的循環(huán)數(shù)據(jù)通信，包括MS0和MM1。和從站進(jìn)行通信時(shí)，在開始階段主站是按下面的次序進(jìn)行通信的：改變從站地址（該步可選，并不是每次上電都要進(jìn)行的。如有需要，則該功能由2類主站完成）；診斷請(qǐng)求；從站參數(shù)設(shè)置；從站組態(tài)；診斷請(qǐng)求（為了保證開始階段所有設(shè)定值的完全正確，在進(jìn)入數(shù)據(jù)交換階段之前需要再次進(jìn)行診斷檢查）；數(shù)據(jù)交換；全局控制（可選）。在正常通信的過程中，診斷報(bào)文、重新參數(shù)設(shè)置報(bào)文、重新組態(tài)報(bào)

文和全局控制報(bào)文可以根據(jù)需要自發(fā)傳遞。如果報(bào)文發(fā)送正確的話，從站將保持在數(shù)據(jù)交換狀態(tài)。PROFIBUS-DP 及DP-V05.5

DP-V0報(bào)文詳解改變從站地址報(bào)文該功能由2類主站完成，DSAP為37h。DU的具體結(jié)構(gòu)及含義：第1字節(jié)：從站新地址。第2字節(jié)：該從站設(shè)備的PROFIBUS

ID號(hào)高字節(jié)。范圍為0~FFh（0~255）。第3字節(jié)：該從站設(shè)備的PROFIBUS

ID號(hào)低字節(jié)。范圍為0~FFh（0~255）。第4字節(jié)：為00時(shí)表示允許更改地址，為01時(shí)表示不允許更改地址。當(dāng)然，有些從站的地址可以方便地通過其面板上的DIP開關(guān)設(shè)定，也可以通過2類主站上的軟件更改。PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua272007.2

V2.05.5

DP-V0報(bào)文詳解現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua282007.2

V2.0診斷請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文概述當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，PROFIBUS-DP提供了一個(gè)方便的、功能強(qiáng)大的診斷信息報(bào)文，以對(duì)故障進(jìn)行分析和解決。另外在從站上電起始階段的參數(shù)設(shè)置之前，以及在進(jìn)入數(shù)據(jù)交換階段之前，主站會(huì)自動(dòng)進(jìn)行診斷請(qǐng)求。在進(jìn)入數(shù)據(jù)交換階段后，如有異常情況發(fā)生，也要進(jìn)行及時(shí)的診斷請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文的通信，以便系統(tǒng)分析和解決問題。所有的主站都可以向任何一個(gè)從站發(fā)送診斷請(qǐng)求報(bào)文，要求知道該從站的狀態(tài)。從站診斷響應(yīng)報(bào)文的DU單元包含6個(gè)字節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)診斷信息和用戶所設(shè)定的其他診斷信息（也稱為擴(kuò)展診斷信息）。標(biāo)準(zhǔn)診斷信息包括：該P(yáng)ROFIBUS從站的ID號(hào)；該從站是否被主站鎖定；鎖定從站的主站地址；各種參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤；各種組態(tài)錯(cuò)誤；是否支持同步/鎖定功能。PROFIBUS-DP 及DP-V05.5

DP-V0報(bào)文詳解診斷請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文報(bào)文格式PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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DP-V0報(bào)文詳解診斷請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文基本診斷字節(jié)PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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DP-V0報(bào)文詳解診斷請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文基本診斷字節(jié)PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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DP-V0報(bào)文詳解診斷請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文基本診斷字節(jié)PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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V2.0診斷請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文舉例例1

一個(gè)診斷報(bào)文DU單元的前6個(gè)字節(jié)的內(nèi)容為：06

05

00

FF

000B，請(qǐng)解釋其含義。06：表示故障為組態(tài)錯(cuò)誤，從站未準(zhǔn)備好進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；05：表示該從站為非Sync和Freeze模式，且必須重新進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；00：表示診斷數(shù)據(jù)未溢出；FF：表示沒有主站擁有該從站；00

0B：表示該從站的ID號(hào)為000B。例2

一個(gè)診斷報(bào)文DU單元的前6個(gè)字節(jié)的內(nèi)容為：42

05

00

FF

000B，請(qǐng)解釋其含義。42

05：表示故障為參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤，從站未準(zhǔn)備好進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；其余同上例。PROFIBUS-DP 及DP-V05.5

DP-V0報(bào)文詳解診斷請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文擴(kuò)展診斷信息部分裝置診斷信息PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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V2.0診斷請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文擴(kuò)展診斷信息部分裝置診斷信息如果有裝置診斷信息，則至少應(yīng)該有一個(gè)字節(jié)，所以加上頭字節(jié)后，頭字節(jié)的數(shù)值范圍為：00000010~00111111，即02h~3Fh。實(shí)際的診斷數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)為1~62個(gè)。接下來(lái)的字節(jié)就是裝置診斷信息的具體內(nèi)容了，它們由設(shè)備制造商來(lái)每一字節(jié)中每一位的具體定義。在DP-V1中，裝置診斷信息用于報(bào)警及設(shè)備狀況診斷等(見下一章的講解）。PROFIBUS-DP 及DP-V05.5

DP-V0報(bào)文詳解診斷請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文擴(kuò)展診斷信息部分標(biāo)志（Identifier）（模塊）診斷信息PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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DP-V0報(bào)文詳解診斷請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文擴(kuò)展診斷信息部分標(biāo)志（Identifier）（模塊）診斷信息如果該設(shè)備的模塊數(shù)多于8個(gè)，則可以繼續(xù)使用接下去的字節(jié)指明標(biāo)志字節(jié)號(hào)（或模塊號(hào)）。PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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DP-V0報(bào)文詳解診斷請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文擴(kuò)展診斷信息部分通道診斷信息每個(gè)通道診斷信息由3個(gè)字節(jié)組成。該部分可能有多個(gè)這樣的通道診斷信息組成，一個(gè)通道診斷信息的結(jié)構(gòu)如下：頭字節(jié)指明“通道診斷信息”類型和發(fā)生故障的模塊號(hào)。頭字節(jié)的具體結(jié)構(gòu)和含義如下：PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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DP-V0報(bào)文詳解診斷請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文擴(kuò)展診斷信息部分通道診斷信息PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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DP-V0報(bào)文詳解診斷請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文擴(kuò)展診斷信息部分通道診斷信息PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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V2.0參數(shù)設(shè)置請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文概述主站參數(shù)設(shè)置請(qǐng)求指定它和從站的關(guān)系，以及指定從站的操作方式，主要包括通信參數(shù)、功能設(shè)定、裝置參數(shù)和ID號(hào)。接收到該請(qǐng)求報(bào)文后，從站將檢查這些參數(shù)和功能對(duì)該站是否合適。必須設(shè)置的參數(shù)和功能是：是否啟用Watchdog；為了安全原因，一般情況下應(yīng)激活Watchdog。定義最小的從站延遲響應(yīng)時(shí)間TSDR；在響應(yīng)主站請(qǐng)求之前，從站必須有一個(gè)等待時(shí)間，該時(shí)間至少為11個(gè)Tbit

。是否支持鎖定/同步方式；該主站是否鎖定該從站；指定該從站是否還要被其他主站控制。指定成組控制組號(hào)；進(jìn)行全局控制時(shí)，指定從站哪些組進(jìn)行鎖定/同步控制；該裝置或設(shè)備的ID號(hào)。從站的響應(yīng)報(bào)文非常簡(jiǎn)單，只有一個(gè)字節(jié)來(lái)對(duì)主站的請(qǐng)求進(jìn)行確認(rèn)，即短確認(rèn)報(bào)文SC（Short

Character）：E5h。PROFIBUS-DP 及DP-V05.5

DP-V0報(bào)文詳解參數(shù)設(shè)置請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文報(bào)文結(jié)構(gòu)和含義主站的參數(shù)設(shè)置請(qǐng)求報(bào)文的DU單元前7個(gè)字節(jié)是基本參數(shù)設(shè)置，是必須的；接下下來(lái)的字節(jié)是擴(kuò)展參數(shù)設(shè)置。DU部分最多可以有244個(gè)字節(jié)。主站的參數(shù)設(shè)置請(qǐng)求報(bào)文的結(jié)構(gòu)和含義如下：PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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DP-V0報(bào)文詳解參數(shù)設(shè)置請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文報(bào)文結(jié)構(gòu)和含義PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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V2.0參數(shù)設(shè)置請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文報(bào)文結(jié)構(gòu)和含義第2字節(jié)：WD1?？撮T狗系數(shù)1，數(shù)值范圍0~FFh。第3字節(jié)：WD2。看門狗系數(shù)2，數(shù)值范圍0~FFh?？撮T狗時(shí)間=WD1

×WD2

×10ms注意，有些從站設(shè)備看門狗時(shí)間的基值為1ms。第4字節(jié)：最小的從站響應(yīng)時(shí)間TSDR，標(biāo)準(zhǔn)的TSDR為11個(gè)Tbit，所以該字節(jié)的數(shù)值一般為0B。第5字節(jié)：設(shè)備ID號(hào)高字節(jié)。第6字節(jié)：設(shè)備ID號(hào)低字節(jié)。第7字節(jié)：成組選擇。該字節(jié)的每一位代表一組，所以從站可以設(shè)計(jì)為單獨(dú)一組或組成多組，成組選擇主要用于全局控制功能（如SYNC、FREEZE等）。組號(hào)從該字節(jié)最低位按順序排列為從第1組到第8組。PROFIBUS-DP 及DP-V05.5

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Yonghua452007.2

V2.0參數(shù)設(shè)置請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文報(bào)文結(jié)構(gòu)和含義DU單元的擴(kuò)展部分是可選的，它用來(lái)設(shè)定與裝置或模塊有關(guān)的起始/操作等參數(shù)，例如設(shè)定某些操作模式或選擇操作范圍等。它們由

PROFIBUS設(shè)備制造商在GSD文件中指定，有些缺省值也在GSD文件中說明。如果是DP-V1，DU單元的第8到第10字節(jié)有特殊的定義（詳細(xì)講解見下一章）。參數(shù)設(shè)置的最大作用就是代替了傳統(tǒng)方法中的DIP撥碼開關(guān)或手工設(shè)定器，使裝置或設(shè)備的有關(guān)參數(shù)變得簡(jiǎn)單和方便。PROFIBUS-DP 及DP-V05.5

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Yonghua462007.2

V2.0參數(shù)設(shè)置請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文舉例一個(gè)參數(shù)設(shè)置報(bào)文DU單元的前7個(gè)字節(jié)的內(nèi)容為：B8

01

0D

0B80

1D

A0，請(qǐng)解釋其含義。B8：表示從站被鎖定，支持SYNC和FREEZE模式，Watchdog為ON；01

0D：表示看門狗時(shí)間為：1

×13

×10ms，即130ms；0B：表示TSDR為11個(gè)Tbit；80

1D：表示該設(shè)備的PROFIBUS

ID號(hào)為801D；A0：即10100000，表示第6組和第8組會(huì)同時(shí)執(zhí)行一樣的操作。PROFIBUS-DP 及DP-V05.5

DP-V0報(bào)文詳解組態(tài)請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文概述參數(shù)設(shè)置之后，主站發(fā)送組態(tài)請(qǐng)求報(bào)文給從站。組態(tài)報(bào)文的作用主要是對(duì)I/O的類型及性質(zhì)進(jìn)行設(shè)定，還可指定制造商的一些特殊I/O設(shè)置。組態(tài)請(qǐng)求報(bào)文的DU單元有1個(gè)字節(jié)的必選部分，接下來(lái)的是可選的擴(kuò)展部分，DU部分最多可以有244個(gè)字節(jié)。從站會(huì)把得到的組態(tài)信息和它GSD文件中的相應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行比較驗(yàn)證，看是否矛盾或沖突，如果主站的組態(tài)信息不合適，則從站會(huì)在下面的診斷報(bào)文中向主站報(bào)告，以便重新進(jìn)行組態(tài)。從站的響應(yīng)報(bào)文非常簡(jiǎn)單，和參數(shù)設(shè)置響應(yīng)報(bào)文一樣，它也只有一個(gè)字節(jié)來(lái)對(duì)主站的請(qǐng)求進(jìn)行確認(rèn)，即短確認(rèn)報(bào)文SC：E5h。主站的組態(tài)請(qǐng)求報(bào)文的結(jié)構(gòu)和含義如下：PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua472007.2

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DP-V0報(bào)文詳解組態(tài)請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文概述組態(tài)請(qǐng)求報(bào)文數(shù)據(jù)單元至少包含一個(gè)必須的說明I/O組態(tài)的字節(jié)，該字節(jié)的組態(tài)標(biāo)志用來(lái)定義I/O性質(zhì)、數(shù)據(jù)類型（字節(jié)/字）和數(shù)據(jù)塊（模塊）的一致性范圍。如果多于一個(gè)模塊，則其他字節(jié)用來(lái)定義其余I/O模塊的信息。整個(gè)DU的長(zhǎng)度可達(dá)244字節(jié)。具體結(jié)構(gòu)如下：PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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DP-V0報(bào)文詳解組態(tài)請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文一般模塊的組態(tài)（一個(gè)字節(jié)）在該字節(jié)中指定基本I/O的性質(zhì)，如單位（是字節(jié)還是字）、性質(zhì)（I、O、I/O或特殊數(shù)據(jù)）、數(shù)量和I/O的一致性（consistency）進(jìn)行設(shè)定。具體結(jié)構(gòu)及含義如下：PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua492007.2

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DP-V0報(bào)文詳解組態(tài)請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文特殊模塊的組態(tài)如果頭字節(jié)的位4、位5為00,則該模塊中必然包括制造商特殊的數(shù)據(jù)，在學(xué)習(xí)它的時(shí)候，一定要注意不同性質(zhì)字節(jié)和數(shù)據(jù)的排列次序。該部分的基本結(jié)構(gòu)（只畫出一個(gè)模塊，可能有多個(gè)模塊）如下：PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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DP-V0報(bào)文詳解組態(tài)請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文特殊模塊的組態(tài)ID頭字節(jié)PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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DP-V0報(bào)文詳解組態(tài)請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文特殊模塊的組態(tài)接下來(lái)的字節(jié)：（說明輸出性質(zhì)或輸入性質(zhì)，如果都有則連著有兩個(gè)字節(jié)，但要注意順序，輸出在前，輸入在后。）PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua532007.2

V2.0組態(tài)請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文特殊模塊的組態(tài)接下來(lái)的字節(jié)：為制造商特殊數(shù)據(jù)，有幾個(gè)則占幾個(gè)字節(jié)?？梢岳锰厥饨M態(tài)信息來(lái)區(qū)分具有組態(tài)相同但性質(zhì)不同的I/O模塊。比如2個(gè)不同的8點(diǎn)輸出模塊，一個(gè)是繼電器輸出，另一個(gè)是TTL直流輸出，它們的基本編碼都是一樣的，但使用時(shí)必須分清楚輸出類型。制造商正是特殊模塊組態(tài)中的組態(tài)特殊數(shù)據(jù)來(lái)區(qū)分它們的物理特性的。如兩組組態(tài)報(bào)文的DU單元為：81

00

00：后面的00就表示硬件的輸出為繼電器形式；81

00

01：后面的01就表示硬件的輸出形式為TTL形式。PROFIBUS-DP 及DP-V05.5

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Yonghua542007.2

V2.0組態(tài)請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文例

有一模塊其I/O組態(tài)為：8個(gè)字的輸入，整個(gè)模塊一致。試寫出其組態(tài)報(bào)文的DU部分。其DU

部分為：11010111，即D7。例

一個(gè)組態(tài)報(bào)文DU單元的字節(jié)內(nèi)容為：C2

C1

03

2F

31，請(qǐng)解釋其含義。C2：即11000010。表示為特殊I/O模塊組態(tài)，有輸出和輸入，有2個(gè)特殊數(shù)據(jù)；C1：即11000001。表示有2個(gè)字的輸出，整個(gè)數(shù)據(jù)塊一致；03：即00000011。表示有4個(gè)字節(jié)的輸入，字節(jié)一致；2F

31：為制造商的2個(gè)特殊數(shù)據(jù)。例

有一模塊其I/O組態(tài)為：8個(gè)字節(jié)的輸出，整個(gè)模塊一致，有2個(gè)制造商特殊數(shù)據(jù)。試寫出其組態(tài)報(bào)文的DU部分。其DU部分為：10000010，10000111，××××××××，××××××××。即82

87

××××。后2個(gè)字節(jié)××××表示制造商特殊數(shù)據(jù)。PROFIBUS-DP 及DP-V05.5

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Yonghua552007.2

V2.0組態(tài)請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文實(shí)際練習(xí)：請(qǐng)寫出下列組態(tài)要求的DU單元數(shù)據(jù)8個(gè)字的輸入，全模塊一致；D716個(gè)字節(jié)的輸出，單位數(shù)據(jù)一致；2F12個(gè)字節(jié)的輸入/輸出，模塊一致；BBPROFIBUS-DP 及DP-V05.5

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Yonghua562007.2

V2.0數(shù)據(jù)交換及全局控制報(bào)文概述對(duì)從站進(jìn)行過參數(shù)設(shè)置和組態(tài)，并經(jīng)過再次診斷，確認(rèn)無(wú)誤后，主站和從站就進(jìn)入了數(shù)據(jù)交換階段。要是沒有什么意外情況，

數(shù)據(jù)交換就一直進(jìn)行下去，所以該階段是整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系

統(tǒng)的主要工作階段。在數(shù)據(jù)交換階段，主站把輸出數(shù)據(jù)發(fā)送給相應(yīng)的從站，該數(shù)據(jù)就是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入數(shù)據(jù)和生產(chǎn)工藝的要求，經(jīng)過用戶程序計(jì)算處理后得出的控制結(jié)果；然后主站從該從站得到相應(yīng)的最新輸入數(shù)據(jù)；另外主站還可以循環(huán)地發(fā)出全局控制報(bào)文，該報(bào)文中還包括是否對(duì)輸出進(jìn)行同步輸出的控制命令。有關(guān)數(shù)據(jù)交換報(bào)文中的DU單元最長(zhǎng)可以有244字節(jié)，具體的長(zhǎng)度已在組態(tài)中定義。PROFIBUS-DP 及DP-V05.5

DP-V0報(bào)文詳解數(shù)據(jù)交換及全局控制報(bào)文數(shù)據(jù)交換請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文這類報(bào)文比較特殊，它們的報(bào)文中沒有DSAP和SSAP，因此比別的報(bào)文少2個(gè)字節(jié)。表明這一點(diǎn)的標(biāo)志就是它們DA和SA的bit7=0，而其他報(bào)文的DA和SA的bit7=1。該類報(bào)文分兩類，分別介紹如下：從站有輸入數(shù)據(jù)向主站報(bào)告PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua572007.2

V2.05.5

DP-V0報(bào)文詳解數(shù)據(jù)交換及全局控制報(bào)文數(shù)據(jù)交換請(qǐng)求及響應(yīng)報(bào)文從站沒有輸入數(shù)據(jù)向主站報(bào)告PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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DP-V0報(bào)文詳解現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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V2.0數(shù)據(jù)交換及全局控制報(bào)文異常情況報(bào)告報(bào)文在前面介紹診斷報(bào)文時(shí)已簡(jiǎn)單介紹說，在數(shù)據(jù)交換階段如有異常情況發(fā)生，也要進(jìn)行診斷報(bào)文的通信。從站診斷信息具有高的優(yōu)先級(jí)，其實(shí)這也是控制系統(tǒng)的實(shí)際要求，因?yàn)楫?dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，必須及時(shí)報(bào)告給主站。在數(shù)據(jù)交換狀態(tài)下，PROFIBUS-DP是這樣實(shí)現(xiàn)該功能的，從站一旦有診斷信息需要報(bào)告，它立即會(huì)在當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)交換響應(yīng)報(bào)文中FC字節(jié)的低4位置A（見上一章FDL中FC的講解），這樣主站就知道了該從站有診斷信息報(bào)告，主站會(huì)馬上在下一個(gè)總線循環(huán)周期發(fā)出診斷請(qǐng)求報(bào)文，而不是發(fā)送數(shù)據(jù)交換請(qǐng)求報(bào)文，從站就可以把診斷響應(yīng)報(bào)文發(fā)送給主站了。PROFIBUS-DP 及DP-V05.5

DP-V0報(bào)文詳解數(shù)據(jù)交換及全局控制報(bào)文異常情況報(bào)告報(bào)文數(shù)據(jù)交換過程中，異常情況下從站的響應(yīng)報(bào)文也有兩種：對(duì)從站有輸入數(shù)據(jù)向主站報(bào)告的情況，主站發(fā)出數(shù)據(jù)交換請(qǐng)求報(bào)文后，從站響應(yīng)報(bào)文的結(jié)構(gòu)如下：對(duì)從站沒有輸入數(shù)據(jù)向主站報(bào)告的情況，因?yàn)檎Ｇ闆r下從站的響應(yīng)報(bào)文是一個(gè)短確認(rèn)報(bào)文SC，所以這時(shí)要做一些特殊處理，即讓它也發(fā)送一個(gè)帶FC和DU單元的報(bào)文給主站，DU單元中的一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)是一個(gè)啞數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)如下：主站收到該報(bào)文后，就知道了該從站出現(xiàn)了異常情況，而主站對(duì)DU單元中的啞數(shù)據(jù)不預(yù)理睬。PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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V2.05.5

DP-V0報(bào)文詳解數(shù)據(jù)交換及全局控制報(bào)文讀取輸入、輸出報(bào)文讀取輸入報(bào)文PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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V2.05.5

DP-V0報(bào)文詳解數(shù)據(jù)交換及全局控制報(bào)文讀取輸入、輸出報(bào)文讀取輸出報(bào)文PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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V2.05.5

DP-V0報(bào)文詳解數(shù)據(jù)交換及全局控制報(bào)文全局控制報(bào)文在數(shù)據(jù)交換過程中，主站使用SDN服務(wù)可以對(duì)設(shè)定的從站組進(jìn)行全局控制（Globe

Control），全局控制的主要內(nèi)容是：輸出同步/解除同步（Sync/Unsync）、輸入鎖存/解除鎖存（Freeze/Unfreeze）和清除數(shù)據(jù)（Clear

Data）模式的設(shè)置。全局控制報(bào)文結(jié)構(gòu)及含義全局控制報(bào)文沒有響應(yīng)報(bào)文，數(shù)據(jù)單元為固定的2字節(jié)，所以其SD為68h，其結(jié)構(gòu)及含義如下：PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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V2.05.5

DP-V0報(bào)文詳解數(shù)據(jù)交換及全局控制報(bào)文全局控制報(bào)文全局控制報(bào)文結(jié)構(gòu)及含義DU單元第一個(gè)字節(jié)PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua642007.2

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DP-V0報(bào)文詳解現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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V2.0數(shù)據(jù)交換及全局控制報(bào)文全局控制報(bào)文全局控制報(bào)文結(jié)構(gòu)及含義DU單元第2個(gè)字節(jié)為從站成組號(hào)碼設(shè)置，該字節(jié)的每1位代表一個(gè)從站組，全局控制對(duì)指定的從站組起作用。其實(shí)全局控制的從站成組號(hào)碼設(shè)置已在組態(tài)報(bào)文中DU單元的第7個(gè)字節(jié)中設(shè)置。當(dāng)該字節(jié)的內(nèi)容為00時(shí)，則指定該全局控制對(duì)所有從站有效。特別注意：當(dāng)全局控制報(bào)文的DU單元為00

00時(shí)，說明為正常操作模式，而沒有任何全局控制的內(nèi)容。PROFIBUS-DP 及DP-V05.5

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Yonghua662007.2

V2.0數(shù)據(jù)交換及全局控制報(bào)文全局控制報(bào)文同步和鎖存方式同步方式是針對(duì)輸出而言的。正常情況下，從站接收到主站發(fā)的輸

出數(shù)據(jù)后，立即通過數(shù)據(jù)緩沖器把它們送到了輸出緩沖器，隨后通

過物理輸出端去控制現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其過程如圖6-10（a）所示。當(dāng)主站發(fā)送同步控制命令后，輸出數(shù)據(jù)就不能直接送到輸出緩沖器了，而是先放在數(shù)據(jù)緩沖器中（如圖6-10（b）所示），當(dāng)從站再次收到同步命令后，該數(shù)據(jù)才能被送到輸出緩沖器，同時(shí)新的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)緩沖器中。舉例說明如圖6-10（c）、圖6-10（d）所示。主站發(fā)出解除同步控制命令后，系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)通道又恢復(fù)到正常情況時(shí)的狀態(tài)。PROFIBUS-DP 及DP-V05.5

DP-V0報(bào)文詳解PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua672007.2

V2.05.5

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Yonghua682007.2

V2.0數(shù)據(jù)交換及全局控制報(bào)文全局控制報(bào)文同步和鎖存方式鎖存方式和同步方式的工作原理一樣，只不過它是針對(duì)輸入而言的。既在正常方式下，從站的輸入數(shù)據(jù)可以直接送到主站。而在鎖存方

式下，從站的有關(guān)輸入不能直接送到主站，而是必須等到下一個(gè)鎖

存命令才行。主站發(fā)出解除鎖存控制命令后，系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)通道

又恢復(fù)到正常情況時(shí)的狀態(tài)。同步和鎖存方式一般用在高精度定位控制（如對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的控制），為了獲得工藝所要求的結(jié)果，就必須要求對(duì)所使用的多個(gè)輸入進(jìn)行

同時(shí)采樣，對(duì)所控制的輸出進(jìn)行高精度的等時(shí)控制，而不能又先后

時(shí)間上的微小差別。但現(xiàn)在用于高精度等時(shí)同步控制已很少再使用

甚至不再使用全局控制報(bào)文了，更好的選擇是使用專門為進(jìn)行高精

度控制而設(shè)計(jì)的DP-V2。從此可以看出PROFIBUS的發(fā)展速度。PROFIBUS-DP 及DP-V05.5

DP-V0報(bào)文詳解數(shù)據(jù)交換及全局控制報(bào)文全局控制報(bào)文自動(dòng)安全操作方式報(bào)文有些主站支持所謂的“自動(dòng)清除”功能，當(dāng)主站檢測(cè)到從站發(fā)生故障或有異常情況后，會(huì)自動(dòng)從“操作”模式切換到“清除”模式。在“清除”模式下，數(shù)據(jù)

“0”會(huì)送到從站，有時(shí)為了從站的安全，也不給從站發(fā)送任何數(shù)據(jù)。報(bào)文格式如下：PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua692007.2

V2.05.6

總線和信息的循環(huán)時(shí)間及估計(jì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua702007.2

V2.01.

有關(guān)總線時(shí)間的一些術(shù)語(yǔ)Tbit位時(shí)間?？偩€上傳送一個(gè)位所需要的時(shí)間。其值為波特率的倒數(shù)。例如1個(gè)Tbit在波特率為12000Kbit/sec時(shí)，其值為1/12000000＝

83ns。Tsyn同步時(shí)間。每個(gè)站在接收下一個(gè)請(qǐng)求開始前必須等待的一個(gè)空閑時(shí)間。典型值為33

Tbit。Tid1主站在接收完最后一個(gè)響應(yīng)位后，在發(fā)送下一位信息時(shí)必須等待的時(shí)間。該時(shí)間至少為Tsyn加上一個(gè)安全的余量。典型值為

75Tbit。還有一個(gè)Tid2，它是指主站發(fā)送完最后一位請(qǐng)求信息后，沒有收到從站的響應(yīng)信息，而再次發(fā)送下一個(gè)位請(qǐng)求開始信息前必須等待的時(shí)間。PROFIBUS-DP 及DP-V05.6

總線和信息的循環(huán)時(shí)間及估計(jì)有關(guān)總線時(shí)間的一些術(shù)語(yǔ)TSDR從站延遲時(shí)間。從從站接收到主站的請(qǐng)求到它發(fā)送第一個(gè)響應(yīng)報(bào)文位前必須等待的時(shí)間。TSDR-min為最少的等待時(shí)間，其典型值為11個(gè)Tbit。TSDR-max為最大的等待時(shí)間，該時(shí)間和波特率有關(guān)。PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua712007.2

V2.05.6

總線和信息的循環(huán)時(shí)間及估計(jì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua722007.2

V2.0有關(guān)總線時(shí)間的一些術(shù)語(yǔ)TTD傳輸延遲時(shí)間。一個(gè)位信息從發(fā)送到接收在物理介質(zhì)上所延遲的時(shí)間。它主要和電纜的長(zhǎng)度以及中繼器有關(guān)。對(duì)PROFIBUS-DP電纜來(lái)說，每100m的延遲時(shí)間大約為0.5μs。每個(gè)中繼器的延遲時(shí)間為1個(gè)Tbit。TMC信息循環(huán)時(shí)間。其值為：主站發(fā)送請(qǐng)求信息時(shí)間+TSDR

+從站響應(yīng)信息時(shí)間。TBC總線循環(huán)時(shí)間。其值為TMC加上一些時(shí)間余量。在多主站系統(tǒng)中，它的值為各個(gè)單主站的TMC相加。PROFIBUS-DP 及DP-V05.6

總線和信息的循環(huán)時(shí)間及估計(jì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua732007.2

V2.0循環(huán)時(shí)間及估計(jì)

我們已經(jīng)看出，總線及信息的循環(huán)時(shí)間和以下幾個(gè)因素有關(guān)：波特率；從站的數(shù)量；I/O數(shù)據(jù)的總量；從站需要的延遲時(shí)間。PROFIBUS-DP 及DP-V05.6

總線和信息的循環(huán)時(shí)間及估計(jì)循環(huán)時(shí)間及估計(jì)單主站系統(tǒng)的循環(huán)時(shí)間示意圖PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua742007.2

V2.05.6

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Yonghua752007.2

V2.0循環(huán)時(shí)間及估計(jì)計(jì)算公式PROFIBUS報(bào)文中的每一個(gè)字節(jié)的特征碼都由11位組成，即一個(gè)起始位，一個(gè)停止位，一個(gè)校驗(yàn)位和8個(gè)數(shù)據(jù)位。對(duì)于PROFIBUS，每個(gè)數(shù)據(jù)交換報(bào)文中除了數(shù)據(jù)單元外，還有9個(gè)字節(jié)的報(bào)頭和報(bào)尾（SD、LE、LER等等）。所以信息循環(huán)時(shí)間TMC的估算公式為：TMC=[Tsyn+Tid1+（2×9+輸入數(shù)據(jù)字節(jié)+輸出數(shù)據(jù)字節(jié)）×11+TSDR]×Tbit×從站數(shù)=[33+75+（2×9+輸入數(shù)據(jù)字節(jié)+輸出數(shù)據(jù)字節(jié)）×11+11]×Tbit×從站數(shù)余量一般加20%~50%。PROFIBUS-DP 及DP-V05.6

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Yonghua762007.2

V2.0循環(huán)時(shí)間及估計(jì)例一個(gè)PROFIBUS系統(tǒng)有一個(gè)主站，連接有7個(gè)從站，每個(gè)從站都有2個(gè)字節(jié)的輸入數(shù)據(jù)和1個(gè)字節(jié)的輸出數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的波特率為12000Kbit/s。信息循環(huán)時(shí)間計(jì)算如下：Tbit

=1/12000000=83nsTMC總=[33+75+（2×9+2+1）×11+11]×83×7=203350ns=0.20335ms考慮40%的余量后：TMC=0.20335ms×140%=0.28469ms對(duì)于TBC，則還需加上托肯報(bào)文時(shí)間（3個(gè)特征碼時(shí)間），再加上

FDL請(qǐng)求時(shí)間（對(duì)每個(gè)請(qǐng)求和響應(yīng)來(lái)說為6個(gè)特征碼時(shí)間），為了考慮各種延遲，需再加一些余量。PROFIBUS-DP 及DP-V05.7

PROFIBUS-DP系統(tǒng)的接線及安裝現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua772007.2

V2.0概述2004年6月23日，在英國(guó)舉行的PROFIBUS國(guó)際會(huì)議上，荷蘭PCC的一位專家指出PROFIBUS系統(tǒng)中最常出現(xiàn)的問題是：終端電阻設(shè)置錯(cuò)誤（Terminations）;電源線布置不當(dāng)（Power

lines）;電纜走線不當(dāng)（Cable

rules）;使用錯(cuò)誤的電纜（Wrong

cables）;使用未經(jīng)認(rèn)證的或損壞的PROFIBUS設(shè)備（Damaged

or

nocertified

devices）。他的總結(jié)得到了大家的普遍認(rèn)可。在這幾條中基本上都和安裝有關(guān)，這說明在Fieldbus

Control

System中，對(duì)最終用戶來(lái)說系統(tǒng)的安裝接線是非常重要的環(huán)節(jié)。PROFIBUS-DP 及DP-V05.7

PROFIBUS-DP系統(tǒng)的接線及安裝PROFIBUS-DP傳輸技術(shù)RS-485傳輸RS-485是一種最常用的串行通信協(xié)議，它使用雙絞線作為傳輸介質(zhì)時(shí)，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)。RS-485接口采用二線差分平衡傳輸，

差分電路的最大優(yōu)點(diǎn)是可以抑制噪聲，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不受節(jié)點(diǎn)間接地電平差異的影響。PROFIBUS-DP 及DP-V0VoltsTimeVoltsDevice

1現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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V2.0Device

2To

otherdevicesTo

otherdevicesDataShielded,twisted-paircableTxRxTxRxDataTime5.7

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Yonghua792007.2

V2.0PROFIBUS-DP傳輸技術(shù)光纖傳輸PROFIBUS-DP的傳輸介質(zhì)也可以用光纖。有2種光纖可供選擇：塑料光纖和玻璃光纖。塑料光纖便宜，連接方便，但傳輸距離小于50m；玻璃光纖價(jià)格較貴，但傳輸距離可達(dá)幾公里。和雙絞線或同軸電纜相比，光纖傳輸有下列優(yōu)點(diǎn)：傳輸距離長(zhǎng)；抗電磁干擾；電氣隔離特性避免了電勢(shì)差和接地電流的問題；光纜重量輕，不會(huì)被腐蝕。光纖傳輸常和其他傳輸介質(zhì)一起構(gòu)成PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，光纜通過一個(gè)光纖連接模塊（OLM，Optical

Link

Module）連接到網(wǎng)絡(luò)中。像使用中繼器一樣，OLMs也可以把網(wǎng)絡(luò)分成相互獨(dú)立的幾段。每個(gè)光纖網(wǎng)段需要2根光纜，一根用于傳送信號(hào)，一根用于接受信號(hào)。PROFIBUS-DP 及DP-V05.7

PROFIBUS-DP系統(tǒng)的接線及安裝2.

PROFIBUS-DP傳輸技術(shù)光纖傳輸使用光纜做到冗余連接的例子PROFIBUS-DP 及DP-V0outOLMininOLMoutSegment

1Segment2使用OLMs連接2個(gè)網(wǎng)段的例子FO

cableOLMSegment

1Segment

2OLM現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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V2.05.7

PROFIBUS-DP系統(tǒng)的接線及安裝PROFIBUS-DP 及DP-V0outOLMininOLMoutSegment1Segment4PROFIBUS-DP傳輸技術(shù)光纖傳輸使用光纜還可以構(gòu)成PROFIBUS-DP的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的例子FO

cableoutOLMinoutOLMininOLMoutinOLMoutSegment2Segment3Segment6現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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V2.0Segment55.7

PROFIBUS-DP系統(tǒng)的接線及安裝PROFIBUS-DP中的RS-485接線信號(hào)排列和連接器PI定義了幾種PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)連接使用的連接器，如9針D型接口、

M12插頭/插座等。D型接口用于較干凈的干燥的環(huán)境，而M12連接器用于環(huán)境較差、保護(hù)等級(jí)要求較高（IP65或更高）的場(chǎng)合。D型接口的信號(hào)排列及含義PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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V2.05.7

PROFIBUS-DP系統(tǒng)的接線及安裝PROFIBUS-DP中的RS-485接線信號(hào)排列和連接器M12連接器的信號(hào)排列及含義用于PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的雙絞線一般有“紅”、“綠”2根信號(hào)線，其中“紅”線為“＋”信號(hào)線（B線），而“綠”線為

“－”信號(hào)線（A線）。“紅”線和“綠”線絕對(duì)不能接反，信號(hào)線接反是最常見的接線錯(cuò)誤之一。另外，屏蔽層必須在兩端可靠接地，屏蔽層沒有可靠接地也是最常見的接線錯(cuò)誤之一。PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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V2.05.7

PROFIBUS-DP系統(tǒng)的接線及安裝PROFIBUS-DP 及DP-V0PROFIBUS-DP中的RS-485接線PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)連接中的終端電阻及使用當(dāng)信號(hào)在電纜上傳輸時(shí)，任何附加的電阻、電容，以及線路終端等都會(huì)引起信號(hào)反射，就像回聲一樣，反射會(huì)在線路上引起許多信號(hào)的疊加，產(chǎn)生嚴(yán)重的信號(hào)干擾，特別是在高速率傳輸時(shí)，這種情況更甚。減少或消除反射的方法是在電路的終端加上一個(gè)適當(dāng)?shù)慕K端電阻網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)可以吸收信號(hào)能量，顯著地減弱信號(hào)反射（理論上可以消除）。這個(gè)終端電阻網(wǎng)絡(luò)可以設(shè)置在設(shè)備中，也可以是專門的外加的活動(dòng)終端電阻器?；顒?dòng)終端電阻器的原理+5V

(VP)PROFIBUS

cableScreen(DGND)390W(RxD/TxD-P)220W(RxD/TxD-N)390WRed

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B-

lineGreen

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A-

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V2.05.7

PROFIBUS-DP系統(tǒng)的接線及安裝現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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V2.0PROFIBUS-DP中的RS-485接線PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)連接中的終端電阻及使用使用終端電阻器時(shí)需要給它加上5V電源。在每個(gè)PROFIBUS-DP網(wǎng)段的兩端必須有終端電阻，但在其他地方絕對(duì)不能設(shè)置終端電阻。使用設(shè)備上的終端電阻時(shí)必須注意要保證該設(shè)備的電源正常供應(yīng)，不能有停電狀態(tài)，以免終端電阻失效，引起整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)破壞。另外要注意的是，有些終端設(shè)備（比如中繼器或從站等）上面有終端電阻，這種情況下要避免在該終端同時(shí)把設(shè)備上的終端電阻和連接器上的終端電阻都接入的錯(cuò)誤，不接終端電阻不行，重復(fù)接入也不行。終端電阻的不正確使用也是最常出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)連接錯(cuò)誤之一。PROFIBUS-DP 及DP-V05.7

PROFIBUS-DP系統(tǒng)的接線及安裝PROFIBUS-DP中的RS-485接線連接器及其使用在連接PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)時(shí)，要使用專門的連接器，這樣做一方面是保證可靠快速的連接和可靠接地，另一方面是為了使網(wǎng)絡(luò)連接成菊花型（單一線型）。應(yīng)盡量避免使用T型連接器，以免產(chǎn)生接頭（stub-line）或缺口（spur）。菊花型連接在去掉一個(gè)站點(diǎn)設(shè)備時(shí)可以不破壞任何網(wǎng)絡(luò)連接即可實(shí)現(xiàn)。菊花型線性網(wǎng)絡(luò)連接PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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V2.0PROFIBUS-DP中的RS-485接線連接器及其使用PROFIBUS-DP連接器有以下特點(diǎn)：連接器中集成有終端電阻，可以方便地接入或去除；可以快速方便地連接數(shù)據(jù)線和屏蔽線；提供獨(dú)立的輸入和輸出電纜接口；當(dāng)傳輸速率超過1.5Mbit/s時(shí)，自動(dòng)使特殊傳感裝置有效；當(dāng)接入終端電阻時(shí)，輸出電纜端自動(dòng)隔離；附加的背插式（piggyback）（借道式）雙面插座提供方便的診斷和編程工具連接接口。PROFIBUS-DP 及DP-V05.7

PROFIBUS-DP系統(tǒng)的接線及安裝PROFIBUS-DP中的RS-485接線連接器及其使用因?yàn)镻ROFIBUS網(wǎng)絡(luò)兩端的連接器都必須接入終端電阻，而接入終端電阻后，“outgoing”端后面的網(wǎng)段就被隔離了，所以整個(gè)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)末端的連接器都必須使用

“ing”端。Siemens公司的D型連接器是最常用的產(chǎn)品。PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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PROFIBUS-DP系統(tǒng)的接線及安裝3.PROFIBUS-DP中的RS-485接線連接器及其使用剝線工具及其使用PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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V2.05.7

PROFIBUS-DP系統(tǒng)的接線及安裝PROFIBUS-DP中的RS-485接線連接器及其使用和D型連接器相比，因?yàn)橛脩舨槐憬泳€，所以M12連接器使用較少，一般都隨設(shè)備附帶，由設(shè)備制造商預(yù)先做好供用戶使用。M12可以提供“輸入”、“輸出”分立的連接方式，也可提供T型頭連接方式。前者在移去從站設(shè)備時(shí)非常不便，后者可以解決這個(gè)問題，但會(huì)產(chǎn)生一點(diǎn)兒短的線路接頭（stub

line）。M12連接器及其使用PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua902007.2

V2.05.7

PROFIBUS-DP系統(tǒng)的接線及安裝PROFIBUS-DP中的RS-485接線PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)布局及終端電阻使用舉例單主站系統(tǒng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)布局及終端電阻使用這種情況下，一定要注意避免終端電阻的重復(fù)接入，即同時(shí)把某些設(shè)備中的終端電阻和

連接器上的終端電阻打到“ON”的位置。另外，單主站系統(tǒng)時(shí)，最好把主站放在網(wǎng)絡(luò)的

最開始的一端，因?yàn)橹髡臼遣荒茈S便移走的，所以該端終端電阻的電源是可以保證的。

圖中因?yàn)槭褂昧酥欣^器來(lái)擴(kuò)展網(wǎng)段，所以中繼器的電源必須保證，以避免終端電阻丟失，造成系統(tǒng)信號(hào)不穩(wěn)定。PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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Yonghua912007.2

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PROFIBUS-DP系統(tǒng)的接線及安裝PROFIBUS-DP中的RS-485接線PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)布局及終端電阻使用舉例不使用中繼器的單主站系統(tǒng)中，最后的那個(gè)設(shè)備必須時(shí)刻保持通電狀態(tài)且不能移走，其他從站設(shè)備可以隨便去除。PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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PROFIBUS-DP系統(tǒng)的接線及安裝PROFIBUS-DP中的RS-485接線PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)布局及終端電阻使用舉例如果主站在網(wǎng)段的中間位置，則網(wǎng)段兩端的從站設(shè)備必須接入終端電阻，且要一直保證通電狀態(tài)，不能移走。注意中繼器的同一端的“進(jìn)”、

“出”屬于同一網(wǎng)段。PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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PROFIBUS-DP系統(tǒng)的接線及安裝PROFIBUS-DP中的RS-485接線PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)布局及終端電阻使用舉例如果要想隨意移動(dòng)網(wǎng)段中間的從站設(shè)備，則可以選擇使用活動(dòng)終端電阻器，但要注意避免接入雙重終端電阻。PROFIBUS-DP 及DP-V0現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程Copyright

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