西门子工业通信工程：PROFIBUS协议应用技术

现场总线的最主要特征就是采用数字通信方式取代设备级的4～20mA（模拟量）/24VDC（数字量）信号。PROFIBUS是Process Field Bus（过程现场总线）的缩写。PROFI-BUS是目前世界上通用的现场总线标准之一，它以其独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准而得到众多厂商的支持和不断地发展。PROFIBUS广泛应用在制造业、楼宇、过程控制和电站自动化，尤其PLC的网络控制，是一种开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。

PROFIBUS协议结构见表5-1。可以看出，在PROFIBUS协议中实现了ISO/OSI参考模型中的第1层、第2层和第7层。

PROFIBUS总线访问控制能够满足两个基本要求：

1）同级别的可编程序控制器或PC之间的通信要求每个总线站（节点）能够在规定的时间内获得充分的机会来完成它的通信任务。

2）复杂的PLC或PC与简单的分布式处理I/O外设之间的数据通信一定要快速并应尽可能地降低协议开销。

表5-1 PROFIBUS协议结构

PROFIBUS通过使用混合的总线控制机制来达到要求。包括主站之间的令牌（Token）传递方式和主站与从站之间的主-从方式，即令牌总线行规和主-从行规。PROFIBUS总线访问行规并不依赖于所使用的传输介质，它遵循欧洲标准EN 50170，Volume 2所制定的令牌总线行规和主-从行规如图5-1所示。(www.xing528.com)

图5-1 令牌总线行规和主-从行规

典型的PROFIBUS DP标准总线结构即是基于这种总线访问行规，也即DP主站与DP从站之间的通信基于主-从原理，DP主站按轮询表依次访问DP从站，主站与从站间周期性地交换用户数据。DP主站与DP从站之间的一个报文循环由DP主站发出的请求帧（轮询报文）和由DP从站返回的应答或响应帧组成。

由于应用需求的不断增长，PROFIBUS-DP经过功能扩展，共有3个版本，DP的各种版本在IEC 61158中都有详细的说明：

1）DP-V0：提供基本功能，包括循环地数据交换，以及站诊断、模块诊断和特定通道的诊断。

2）DP-V1：包含依据过程自动化的需求而增加的功能，特别是用于参数赋值、操作、智能现场设备的可视化和报警处理等（类似于循环的用户数据通信）的非循环的数据通信。这样就允许用工程工具在线访问站。此外，DP-V1有三种附加的报警类型：状态报警、刷新报警和制造商专用的报警。

3）DP-V2：包括主要根据驱动技术的需求而增加的其他功能。由于增加的功能，如同步从站模式（isochronous slave mode）和从站对从站通信（Data eXchange Broadcast，DXB）等，DP-V2也可以被实现为驱动总线，用于控制驱动轴的快速运动时序。