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摘? 要：針對(duì)初學(xué)者概念不清的特點(diǎn)，本文在分析典型DP通訊配置的基礎(chǔ)上，總結(jié)出DP通訊數(shù)據(jù)交換" title="數(shù)據(jù)交換">數(shù)據(jù)交換的共性原理和方法。同時(shí)給出了組態(tài)配置主要步驟的示圖，并作了注解。

關(guān)鍵詞：PROFIBUS-DP" title="PROFIBUS-DP">PROFIBUS-DP、數(shù)據(jù)交換、DP通訊、 DP通訊緩沖區(qū)

一、前言

隨著國內(nèi)工業(yè)化進(jìn)程的不斷深入和發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化對(duì)網(wǎng)絡(luò)需求日益廣泛。西門子自動(dòng)化產(chǎn)品在競爭中也逐步顯示出她卓越的網(wǎng)絡(luò)性能及優(yōu)勢。這也不足為奇，因?yàn)殪`活的組網(wǎng)和高效可靠的通訊正是西門子自動(dòng)化產(chǎn)品的個(gè)性所在。而從國家JB等效采用PROFIBUS歐洲標(biāo)準(zhǔn)以后，我們更是明顯感到市場對(duì)PROFIBUS及SIEMENS產(chǎn)品認(rèn)同度的提高。

本人日常工作就是技術(shù)支持、培訓(xùn)和產(chǎn)品開發(fā)與工程服務(wù)，在工作中我深切感覺到許多新用戶在PROFIBUS入門時(shí)的茫然。其原因就在對(duì)PROFIBUS通訊的概念及原理不清。本文試圖在分析幾種常見通訊的配置和數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)上，概括說明PROFIBUS的一些原理性的共同特點(diǎn)，希望對(duì)您的工作有所幫助。

二、幾種典型通訊的實(shí)現(xiàn)過程

2．1 概述

粗略數(shù)一下PROFIBUS-DP的產(chǎn)品，僅西門子的就有近30種系列，如果算上能夠上PROFIBUS=DP網(wǎng)的各種儀表、傳感器等就更多了。雖然PROFIBUS-DP產(chǎn)品眾多，但概括其工作原理、配置組態(tài)內(nèi)容等特點(diǎn)，主從站主要類別可用如下幾種來代表。

PROFIBUS-DP主從站種類概括

上述主從站可以組合實(shí)現(xiàn)三種典型通訊。這三種通訊是

⑴、帶DP口的CPU主站與從站的通訊；如315-2DP與IM153

⑵、通訊處理器主站與從站的通訊；如CP342-5與EM277

⑶、帶DP口的CPU主站與集成DP口配置的從站之間的通訊，如315-2Dp與 315-2DP。

在充分理解上面三種典型通訊的原理和配置組態(tài)的基礎(chǔ)上，其他眾多類型主從站實(shí)現(xiàn)要領(lǐng)大都差不多。這幾種典型方式的具體實(shí)現(xiàn)，請(qǐng)見下文分解。

2．2 CPU315-2DP與IM153的通訊實(shí)現(xiàn)

????這是最常見的一種DP式的通訊。配置時(shí)在將CPU插入槽位后，右鍵點(diǎn)擊DP口首先增加主站，建立網(wǎng)段，最后設(shè)置主站的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。隨后，將從站IM153掛到網(wǎng)上并賦值網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。注意主從站網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的一致性。最后，將從站上的模板插入相應(yīng)槽位即可。硬件配置" title="硬件配置">硬件配置一旦下載到CPU，主從站之間的數(shù)據(jù)交換即自動(dòng)進(jìn)行。在這種配置下，分布I/O" title="I/O">I/O通過IM153直接映射到CPU內(nèi)存。硬件配置表中的地址內(nèi)存存放的就是分布I/O的狀態(tài)，見圖三。配置要點(diǎn)見圖一所示步驟。

2．3 CPU314+CP342-5與EM277的通訊實(shí)現(xiàn)

????CP342-5作為主站也是最常見的DP通訊之一。配置過程較復(fù)雜，主要步驟參見圖4~6。首先，我們將CP342-5放入槽位后需要開通主站，建立網(wǎng)段，相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)定是必須的，大多數(shù)情況下可以沿用系統(tǒng)默認(rèn)值。然后就是從站的組態(tài)。在硬件目錄中找到所用從站EM277，掛接到主站所控制的網(wǎng)段上。從站的參數(shù)設(shè)置與主站看齊。最后是EM277的數(shù)據(jù)交換區(qū)的定義，見圖6。很多用戶問，此時(shí)硬件配置能組態(tài)的都完成了，為什么下載配置后總線故障燈還亮？仔細(xì)分析前面的配置，實(shí)際上我們只定義了CP342-5與EM277之間通訊必須的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和參數(shù)。而分布I/O數(shù)據(jù)傳遞到了CP342-5之后，如何與CPU內(nèi)存的對(duì)應(yīng)沒有聲明。所以通訊是不通的。這也是FC1（DP_SEND）、FC2（DP_RECV）在通訊中所發(fā)揮的作用。以圖6示例，如果要實(shí)現(xiàn)CPU中DB1與EM277之間I/O雙向8Byte數(shù)據(jù)的交換，我們還需要運(yùn)行下面這段程序。

CALL? 'DP_SEND'

?? ???????? CPLADDR:=W#16#100????????????????????? ；CP342-5的地址，16進(jìn)制

?????? SEND?? :=P#DB1.DBX0.0 BYTE 8??? ；DB1的0~7共8個(gè)字節(jié)發(fā)往CP342-5

?? ???????? DONE?? :=M10.0

?? ???????? ERROR? :=M10.1

STATUS :=MW12

CALL? 'DP_RECV'

???????????? CPLADDR :=W#16#100???????????????????? ；CP342-5的地址，16進(jìn)制

???? ???? RECV??? :=P#DB1.DBX8.0 BYTE 8?? ；將CP342-5發(fā)來的8個(gè)字節(jié)存入DB1的8~15字節(jié)，

NDR???? :=M20.0

ERROR?? :=M20.1

??? ?????? STATUS? :=MW22

DPSTATUS:=MB24

????編程到這里，有了FC1、FC2的參與，通訊中數(shù)據(jù)傳遞的鏈路就完整了。CPU與-CP342-5的數(shù)據(jù)交換，需要調(diào)用功能函數(shù)，而CP342-5與從站EM277的信息交換是由CP342-5的運(yùn)行選擇開關(guān)觸發(fā)自動(dòng)進(jìn)行。因此，概括CPU314+CP342-5與EM277通訊的數(shù)據(jù)交換過程可以用如下模型來描述。

2．4 CPU315-2DP與CPU315-2DP的通訊實(shí)現(xiàn)

????兩個(gè)315-2DP主站之間的數(shù)據(jù)交換是DP主站間通訊的典型示例。從硬件配置的過程來看，主站間通訊的組態(tài)與前兩種有明顯不同，圖7~圖9是組態(tài)的主要過程。由于定義主站需要用到從站的組態(tài)，所以這里我們必須首先對(duì)從站進(jìn)行配置。首先完成從站的硬件配置，然后按圖7所示，定義CPU的DP端口工作模式為 “DP SLAVE”，存盤。在配置好主站的其他硬件后，遵循圖8所示，激活CPU端口的主站，建立網(wǎng)段。再在硬件目錄中找到/PROFIBUS-DP/Configured Stations/CPU31 X，接入網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)馬上彈出“DP Slave Properties”窗口,在這里我們就可以看到前面已經(jīng)初步配置的從站CPU，參見圖8。點(diǎn)擊“Connect”進(jìn)入數(shù)據(jù)交換區(qū)的設(shè)置。

??? 具體交換區(qū)的建立和參數(shù)定義是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的數(shù)據(jù)特點(diǎn)、數(shù)據(jù)量來定的。圖9給出了相關(guān)參數(shù)設(shè)置內(nèi)容，其中參數(shù)概念清晰，不再贅言。需要注意的一是在MS（主從）mode下，主站的I內(nèi)存對(duì)應(yīng)從站的O，主站的O內(nèi)存對(duì)應(yīng)從站的I。而在DX（直接）mode下，是I對(duì)I，O對(duì)O，沒有交叉。另外需注意數(shù)據(jù)的一致性。

??? 從上面的組態(tài)過程可以看出，DP主站間的數(shù)據(jù)通訊也是通過緩沖區(qū)來實(shí)現(xiàn)的。由于緩沖區(qū)建立在各自CPU的內(nèi)存，硬件組態(tài)后即完成了通訊所有相關(guān)內(nèi)容的定義。下圖描述了主站間通訊的原理過程。

三、PROFIBUS-DP數(shù)據(jù)交換原理分析

??? 雖然上文我們只介紹了兩種主站和兩種從站，但已經(jīng)描述出DP通訊的共同特點(diǎn)。帶CPU的接口模塊" title="接口模塊">接口模塊與帶集成端口的CPU的組態(tài)基本一樣，各種CP之間也沒有太大差別，而所有DP從站的不同僅僅在于數(shù)據(jù)交換區(qū)大小和組成上的一點(diǎn)差異，組態(tài)中所涉及的概念、方法、原理沒有兩樣。

??? 從配置組態(tài)的過程能明顯看出DP設(shè)備工作遵循共同的原理。如果從機(jī)架擴(kuò)展的角度來看，分布I/O只是本地機(jī)架擴(kuò)展的補(bǔ)充。因此，網(wǎng)絡(luò)配置中應(yīng)用的也是類似的概念。如從站的接口模板都是以機(jī)架的形式掛接到網(wǎng)絡(luò)上的，不同從站的差別一是機(jī)架上擴(kuò)展的槽位數(shù)不同，二來是不同從站所帶的“摸板”種類不同，三是相應(yīng)槽位上能插接的“摸板”不同。廣義上講，不同類型不同密度的摸板本質(zhì)上就是不同結(jié)構(gòu)的通訊數(shù)據(jù)交換區(qū)。

??? 盡管主站間通訊配置沒有體現(xiàn)機(jī)架的概念，但隨后數(shù)據(jù)交換區(qū)的定義則形象地體現(xiàn)了槽位和模板的概念。從數(shù)據(jù)交換的角度看，主站間通訊本質(zhì)上與普通主從通訊是一樣的。差別僅在兩者上網(wǎng)的名份不同，主站間通訊的從站是以“站點(diǎn)”的形式，而后者如前所述，是以機(jī)架的形式。

??? 因此我們可以用下面的圖來表述DP通訊中數(shù)據(jù)交換的基本原理。

??? 雖然，IM153與主站通訊沒有體現(xiàn)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)緩沖區(qū)，如果我們將其看成兩個(gè)緩沖區(qū)完全重疊的特例，數(shù)據(jù)交換的基本原理沒有變。

四、小結(jié)

??? 通過靈活多變可配置的數(shù)據(jù)交換區(qū)實(shí)現(xiàn)DP主從站的數(shù)據(jù)通訊是DP通訊的的基本原理。明白這個(gè)道理后，就可將DP網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)配置分為兩部分，一是網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)置，主要參數(shù)有網(wǎng)段、站號(hào)、波特率、協(xié)議規(guī)程、最高站號(hào)。另一方面就是數(shù)據(jù)交換區(qū)的定義。主要內(nèi)容有輸入/輸出類型（“模板類型”）、交換區(qū)大小（模板I/O密度）、起止地址、數(shù)據(jù)一致性等幾方面。多數(shù)情況下，網(wǎng)絡(luò)正常工作的配置組態(tài)內(nèi)容就已經(jīng)齊備。當(dāng)然，如果主站由CP擔(dān)當(dāng)，則還需要調(diào)用FC1、FC2實(shí)現(xiàn)CP與CPU的數(shù)據(jù)交換。

????這些概念和原理、特征和方法不是只針對(duì)西門子的產(chǎn)品，因?yàn)镻ROFIBUS是開放的國際標(biāo)準(zhǔn)。只要是遵循PROFIBUS規(guī)程的產(chǎn)品，組態(tài)配置所面對(duì)的問題和辦法都是一樣的，你所知道、所認(rèn)識(shí)、所掌握的知識(shí)和技能也都是適用的。配置時(shí)只要沿著原理所指明的方向，概念明確，組網(wǎng)非難事。