PROFIBUS通信的其他应用介绍

参考文献[1]详细地介绍了本节各种通信方式的组态和编程的方法。

1.FDL通信

FDL是PROFIBUS的第2层——现场总线数据链路层（Fieldbus Data Link）的缩写，用于实现PROFIBUS主站之间的通信。它是安全系数很高的发送/接收双向数据通信服务，可以有效地检测出通信的错误。

PROFIBUS网络中的FDL连接与工业以太网中的ISO、ISO-on-TCP、TCP、UDP连接统称为S5兼容的连接，FC5 AG_SEND和FC6 AG_RECV用于实现S5兼容的通信。

FDL数据传输是双向的，可以在FDL连接上同时发送和接收数据。两个站都具有同样的权限，每个站都可以触发发送和接收过程。FDL支持SDA（有确认的数据发送）和SDN无确认的数据发送）、自由第2层通信、广播通信和多点传送通信。

只有PROFIBUS通信处理器（CP）才支持FDL的数据通信，例如，用于S7-300系列PLC的CP 342-5、CP 343-5，以及用于S7-400系列PLC的CP 443-5。通信处理器可以同时与多个主站建立通信连接，大多数通信处理器的FDL连接个数最多16个。S7连接采用OSI 开放系统互连模型）的第1、2、7层，专门用于西门子PLC之间的通信。因为FDL只使用OSI模型的第1、2层，传输请求由硬件发起，传输速率快，但是传输的数据量较小，仅有240B。

2.直接数据交换

直接数据交换（Direct Data Exchange，DX）又称为交叉通信，主要用于智能从站接收DP从站的数据，和多主站系统的从站发送数据到其他主站。直接数据交换通信不需要编程，其组态方法与主站和智能从站的主从通信类似。

直接数据交换通信采用广播式通信方式，从站作为生产者（Publisher），可以不经过主站将信息直接发送给作为消费者（Subscribers）的从站。这样从站可以直接接收别的从站发送的数据。可以理解为图6-51中的3号从站向它的主站发送数据时，4号智能从站或其他主站“偷听”3号从站发送的部分或全部数据。

图6-51 直接数据交换示意图

3.一组从站的输出同步与输入冻结

（1）同步输出与解除同步

通常情况下，DP主站周期性地将输出数据发送到DP从站的输出模块上。DP主站如果调用SFC11发送SYNC（同步）控制命令，组态的DP从站组中的所有从站将切换到同步模式，DP主站将当前的输出数据发送给从站，并指示相关DP从站冻结各自的输出。DP从站组将主站的输出数据存放在它们的内部缓冲区，将它们送到输出模块，并保持输出状态不变。这样可以同步激活一组DP从站上的输出数据。

每执行一次SYNC控制命令，该组从站将新的输出数据发送到输出模块。只有用SFC11发送控制命令UNSYNC，才能解除DP从站组的SYNC模式，使该组DP从站返回正常的循环数据传送状态，即DP主站周期性发送的数据立即被传送到从站的输出模块。(www.xing528.com)

（2）输入信号的冻结与解除冻结

通常情况下，DP主站按照PROFIBUS-DP的总线周期，周期性地读取DP从站的输入数据，供CPU使用。如果需要得到一组DP从站同一时刻的输入数据，可以通过SFC11将FREEZE（冻结）命令发送到该组DP从站来实现。

当FREEZE命令被发送到一组DP从站时，组内所有的DP从站切换到FREEZE模式，即它们的输入模块上的信号被冻结，并将它们传送到CPU的过程映像输入区，以便DP主站来读取这些信号。接收到下一个FREEZE命令时，DP从站更新和重新冻结它们的输入数据。只有用SFC11发送UNFREEZE命令，才能解除DP从站的FREEZE模式，使DP主站重新开始周期性地接收从站当前的输入状态。

在暖起动和热起动后，DP从站不进入SYNC或FREEZE模式，只有当它们接收到由DP主站发出的第一个SYNC或FREEZE命令之后，才进入SYNC或FREEZE模式。

4.用SFC12激活和禁止DP从站

如果系统中有已经组态，但是并不存在、有故障或当前不需要的DP从站或PROFINET IO设备，CPU仍然会不断地访问它们。如果用SFC12“D_ACT_DP”禁止这些从站或IO设备，CPU将停止访问它们，这样可以缩短总线周期。如果用SFC12禁止了IE/PB Link PN IO以太网与PROFIBUS的链接器），它连接的所有PROFIBUS-DP从站也将停止运行。可以在需要时用SFC12来激活被禁止的DP从站或PROFINET IO设备，还可以查询它们当前处于激活状态还是处于禁止状态。

某些设备有大量的选件可供用户选用，但是机器制造厂商交付的具体的设备仅仅是选定的选件的组合。制造商将这些可能的机器选件组态为DP从站或PROFINET IO设备，以便创建包含所有可能的选件的通用用户程序。通过调用SFC12，用户程序可以激活当前需要的选件，禁止那些当前不需要的选件。

5.PROFIBUS子网的恒定总线周期

与主站机架中的集中式I/O相比，PROFIBUS-DP网络上的分布式I/O没有确定的过程响应时间。

某些生产过程（例如运动控制和闭环控制）要求控制系统具有迅速准确的响应时间。通过PROFIBUS的等时模式，可以实现从分布式I/O的输入响应、CPU的处理和输出到分布式I/O的端子，有一个确定的和相等的时间，时间响应的确定性甚至可能优于集中式I/O。

等时模式整个过程的响应时间是由恒定的DP总线周期和同步的单个时间段构成的。DP主站周期性地发送给各从站一个作为时钟脉冲的全局控制帧（GC），用它来同步接收和发送从站数据。总线循环时间的固定和各段时间的同步保证了过程响应时间的恒定。与非等时模式相比，总线循环时间减少了等待读取数据和发送数据的时间，使响应变得更加迅速。

在每个恒定的总线周期，DP主站首先处理与各从站的循环数据交换，然后处理中断、总线接收、诊断服务等非循环部分，可能还需要处理与PG/OP的通信。DP主站随后将保持一段等待的时间，直到组态的恒定DP总线周期时间到，以便对可能的网络干扰进行补偿，并重新获取可能重发的消息帧。此后，全局控制帧（GC）启动新的DP周期。

通信处理、执行用户程序和读/写分布式I/O是并行（即同时）进行的，这样能提高运行效率，减少所需的总线周期。

循环同步只适用于某些型号的ET 200，不能用于集中式I/O设备。