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PROFIBUS 簡介

1. PROFIBUS 基本性質

PROFIBUS規定了串行現場總線系統的技術和功能特性。通過這個系統，從底層（傳感器、執行器級）到中層（單元級）的分布式、數字現場可編程控制器都可以連網。PROFIBUS區分為主站和從站。

> 主站 主站掌握總線中數據流的控制權。只要它擁有訪問總線權（令牌），主站就可在沒有外部請求的情況下發送信息。在PROFIBUS協議中，主站也被稱作主動節點。
> 從站 從站是簡單的輸入、輸出設備。典型的從站為傳感器，執行器以及變頻器。從站也可為智能從站，如S7300／400帶集成口的CPU等。從站不 會擁有總線訪問的授權。從站只能確認收到的信息或者在主站的請求下發送信息。從站也被稱作被動節點。
> 傳輸方法 符合美國標準EIA RS485的閉合電路傳輸，是制造工程、建筑服務管理 系統和動力工程的基本標準。它采用銅導體的雙絞線，也可用光纖。
> 傳輸速度 PROFIBUS總線的傳輸速率從9.6Kbit/s—12Ｍbit/s。

網段總線長度與傳輸速率的關系

> 大節點數 127（地址0－126）

2． ROFIBUS現場應用類型

PROFIBUS提供了三種通信協議類型：FMS，DP和PA
> PROFIBUS－FMS： 用于現場通用通信任務的FMS接口（DIN 19245 T.2）
> PROFIBUS－DP：　用于與分布式I/O進行高速通訊
> PROFIBUS－PA： 用于執行規定現場設備特性的PA設備，它使用擴展的PROFIBUS－DP協議進行數據傳輸。

3． 利用PROFIBUS DP進行的通信

PROFIBUS－DP是為了實現在傳感器－執行器級快速數據交換而設計的。中央控制裝置（例如可編程控制器）在這里通過一種快速的串行接口與分布式輸入和輸出設備通信。與這些裝置的通信一般是循環發生的。
中央控制器（主站）從從站讀取輸入信息并將輸出信息寫到從站。
單主站或者多主站系統可以由PROFIBUS－DP來實現。這使得系統配置異常方便。一條總線多可以連接126個設備（主站或從站）。

> 系統配置

系統配置的規范包含一系列的站點，I/O地址的分配， 輸入輸出數據的完整性，診斷信息的格式以及總線參數。

> 設備類型

二．通過PROFIBUS－DP實現兩CPU集成DP接口之間的主從通信

PROFIBUS－DP從站不僅僅是ET200系列的遠程I/O站，當然也可以是一些智能從站，如帶集成DP接口和PROFIBUS 通信模塊的S7 300站，S7400站（V3.0以上）都可以作為DP的從站。下面我們將以兩個CPU315-2DP CPU之間主從通信為例介紹連接智能從站的組態方法。

1． 硬件和軟件需求

硬件：
PROFIBUS-DP主站 S7－300 CPU315-2DP(6ES7 315-2AG10-0AB0)，SM374
PROFIBUS-DP從站 S7－300 CPU315-2DP(6ES7 315-2AG10-0AB0)；SM374
PROFIBUS電纜及接頭
CP5512（PCMCIA卡，用于筆記本電腦）或PC適配器，CP5611（PC機）

軟件：

STEP7 V5.3 SP2

2． 網絡組態及參數設置

1) 新建項目：
在STEP7中創建一個新項目，然后選擇Insert ? Station ? Simatic 300 station，插入兩個S7 300站，這里命名為Simatic 300(master)和 Simatic 300(slave)。當然也可完成一個站的配置后，再建另一個。如圖1。

圖1 在STEP7 硬件組態中插入兩個S7 300站

2) 組態從站：在兩CPU主從通信組態配置是，原則上要先組態從站。

> 硬件組態
雙擊Simatic 300(slave)“Hardware”，進入硬件組態窗口，在功能按鈕欄中點擊“Catalog”圖標打開硬件目錄，按硬件安裝次序和訂貨號依次插入機架、電源、CPU和SM374等進行硬件組態。
插入CPU時會同時彈出PROFIBUS接口組態窗口。也可以插入CPU后，雙擊DP(X2)插槽，打開DP屬性窗口點擊屬性按鈕進入PROFIBUS接口組態窗口。點擊“NEW”按鈕新建PROFIBUS網絡，分配 PROFIBUS站地址，本例設為3號站。點擊“Propertives”按鈕組態網絡屬性，選擇“Network Setting”進行網絡參數設置，如波特率、行規。本例傳輸速率為1.5Mbit/s，行規為DP。如圖2。

圖2 Profibus DP 網絡參數設置

確認上述設置后，PROFIBUS接口狀態如圖3。

圖3 Profibus 接口狀態

> DP 模式選擇

同樣在DP屬性設置對話框中，選擇“Operating Mode”標簽，激活“DP slave”操作模式。如果“Test,commissioning,routing”選項被激活，則意味著這個接口既可以作為DP從站，同時還可以通過這個接口監控程序。也可以用STEP7 F1幫助功能查看詳細信息。

圖4 DP 模式選擇

> 定義從站通信接口區

選擇“Configuration”標簽，打開I/O通信接口區屬性設置窗口，點擊“New”按鈕新建一行通信接口區，如圖5可以看到當前組態模式為主從（MS，Master-slave configuration）。注意此時只能對本地（從站）進行通信數據區的配置。

設置完成后點擊“Apply”按鈕確認。同樣可根據實際通信數據建立若干行，但大不能超過244字節。在本例中分別創建一個輸入區和一個輸出區，長度為4字節，設置完成后可在“Configuration”窗口中看到這兩個通信接口區。如圖6。

圖5 通信接口區設置

問題：
調試階段，診斷DP主站系統中的錯誤，有哪幾種方法？

解答：
下列原因可能導致PROFIBUS DP網絡發生故障：

• 總線電纜接線/安裝錯誤
• DP主站和DP從站組態錯誤 
• 相關的PROFIBUS DP網絡組態錯誤
• CPU程序中通信尋址錯誤

下面，我們將介紹用于處理上述各種故障源的診斷工具。

總線電纜接線/安裝錯誤

BT200 BUS TESTER

BT200 Bus Tester(BT200總線測試工具)用于檢查接線。PROFIBUS電纜未處于使用中時，可使用BT200 Bus Tester進行下列測試：

檢查PROFIBUS電纜：

• 電線破損
• 防護層破損
• 導線之間短路或者導線和防護層之間短路 
• 定位數據電纜破損/短路的位置 
• 辨別故障原因 
• 接線不正確 
• 安裝配線的長度 

網絡處于使用中時，也可以使用BT200 Bus Tester進行診斷：

檢查從站的可用性：

• 將可訪問的從站列表
• 選擇性地尋址獨立的從站 

檢查主站和從站的RS 485接口：

• RS 485 驅動 
• 線路終端電源 
• RTS 信號
• 顯示PROFIBUS DP地址

使用示波器測量信號電平

使用示波器可以顯示PROFIBUS上的信號電平。應當使用矩形顯示窗口的示波器，需 要專業人員來對示波器圖像進行評估. 

DP主站和DP從站的組態

在HW Configuration中可以在線或者離線監視總線，從而檢查總線上連接的DP主站和DP從站的組態。可 以從CPU中將組態下載下來用于離線分析。

如果在HW Configuration中對組態進行在線分析，可以識別故障或者有缺陷的模塊。對于支持診斷的模塊，也 可以探測潛在的通道故障(如斷線)。

圖 1：HW Configuration的在線視圖

如果模塊發生故障，則故障時間被記錄在診斷緩沖區中。

圖 2：從站發生故障時CPU的診斷緩沖區

PROFIBUS DP網絡

有些用于PROFIBUS的PC接口可提供診斷功能。可通過“Set PG/PC Interface”或“Set PC Station”找到它們。

在這里，可以讀出實際總線參數，并以PROFIBUS可用節點的形式表示。