SIMOTION PROFIBUSDP通信入门.docx
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SIMOTIONPROFIBUSDP通信入门
1．PROFIBUS网络介绍
现场总线PROFIBUS可以连接远程I/O站、仪表、主站（PLC站）等设备，通信服务分为DP、FDL、S7、FMS、PA（将服务类型进行转换），通信方式分为主－主、主－从通信。
PROFIBUS网络分层参考表1：
表1PROFIBUS网络层
DP设备行规
FMS设备行规
PA设备行规
基本功能
基本功能
扩展功能
扩展功能
DP用户接口 直接数据链路映象程序（DDLM）
应用层接口
DP用户接口
（ALI）
直接数据链路映象程序（DDLM）
第7层
应用层
应用层
（应用层）
S7
现场总线报文规范（FMS）
第3～6层
第2层（数据链路层）
数据链路层 现场总线数据链路（FDL）
数据链路层 现场总线数据链路（FDL）
数据链路层 现场总线数据链路（FDL）
IEC接口
第1层
物理层
物理层
物理层
IEC1158-2
（物理层）
（RS485/光纤）
（RS485/光纤）
（RS485/光纤）
PROFIBUS总线符合EIARS485[8]标准，PROFIBUSRS485的传输程序是以半双工、异步、无间隙同步为基础的。
传输介质可以是光缆或屏蔽双绞线，电气传输每一个RS485传输段为32个站点和有源网络元件（RS485中间器，OLM等），在总线的两端为终端电阻，结构如图1：
图1：
PROFIBUS网络结构
西门子总线终端一般都配有终端电阻，PROFIBUS使用9针D型连接器，D型连接器插座连接总线站，D型连接器插头与总线电缆相连。
总线终端和针脚定义如表2：
表2总线终端管脚定义
针脚号
信号名称
设计含义
1
SHIELD
屏蔽或功能地
2
M24
24V输出电压地（辅助电源）
3
RXD/TXD-P
接收和发送数据－正 B线
4
CNTR-P
方向控制信号P
5
DGND
数据基准电位（地）
6
VP
供电电压－正
7
P24
正24V输出电压（辅助电源）
8
RXD/TXD-N
接收和发送数据－负 A线
9
CNTR-N
方向控制信号N
PROFIBUS总线的传输输率从9.6Kbit/s～12Mbit/s，总线长度与传输输率相关，总的规律是传输输率越高总线长度越短，越容易受到电磁干扰，基于传输输率的最大段长度参考表3：
表3PROFIBUS网络传输速率与距离的关系
波特率（KBit/s）
9.6~187.5
500
1500
3000~12000
总线长度（米）
1000
400
200
100
总线终端的电阻与PROFIBUS总线相匹配，并配有轴向电感以消除电容性负载而引起的导线反射，选择普通的屏蔽双绞线不能保证总线的段长度。
如果需要扩展总线的长度或者PROFIBUS从站个数超过32个时，就要加入RS485中继器，例如扩展PROFIBUS长度的应用，实际PROFIBUS的长度为500米，而波特率要求达到1.5MBIT/S，对照上表波特率为1.5MBIT/S使最大的长度为200米，要扩展到500米，就需要加入两个RS485中继器，拓扑图如图2所示：
图2：
PROFIBUS网络扩展
西门子RS485中继器具有信号放大和再生功能，在一条PROFIBUS总线上最多可以安装9个RS485中继器，其他厂商的产品要查看其产品规范以确定安装个数。
一个PROFIBUS网段最多可有32个站点，如果一条PROFIBUS网上超过32个站点，也需要用RS485中继器隔开，例如一条PROFIBUS总线上有80个站点，那么就需要两个RS485中继器分成3个网段。
RS485中继器是一个有源的网络元件，本身也要算一个站点。
除了以上两个功能，RS485中继器的还可以使网段之间相互电气隔离。
2．SIMOTION使用PROFIBUS网络的通信功能
SIMOTION系统只能使用PROFIBUS-DP通信服务进行通信，PROFIBUS-DP采用主－从的通信方式，使用DP通信方式，一个PROFIBUS网络上只允许有一个1类主站，其它站点可以是2类主站（HMI或只接收从站信息的主站）或从站，只有1类主站可以对从站发送命令，主站以轮询的方式访问各个从站，所以PROFIBUS-DP具有很好的实时性。
按照PROFIBUS-DP的规约，主从间最大的通信量为244个字节输入和244个字节输出。
SIMOTION可以作为主站也可以作为从站。
下面以SIMOTION435为例，通信区为16个字节输入和16个字节输出，分别介绍作为主站、从站的配置。
3．D435作为从站
设置从站
打开SCOUT软件插入D435，点击D435使用右键进入硬件配置界面，点击X126接口新建一条PROFIBUS网络，然后设置站号、通信速率、PROFIBUS参数组（选择PROFIBUS-DP）等参数。
本例中作为从站的SIMOTION站地址为2，通信速率为1.5M。
在“OperatingMode”界面中选择“DPSLAVE”，其它参数保持缺省设置。
在“Configuration”界面中设置通信接口区及开始地址，如图3所示：
图3：
SIMOTION作为从站的通信接口设置界面
设置通信接口分别为16个字节输入和16个字节输出。
设置主站
在STEP7中打开与SIMOTIOND435相同的项目，插入S7-300站，打开硬件配置，插入CPU例如CPU315-DP/PN，设置与SIMOTION435使用相同的PROFIBUS网络，设置主站地址为4。
在硬件选择窗口PROFIBUS-DP->ConfiguredStations中选择SIMOTION从站并拖曳到主站网络上如图4所示：
图4：
将SIMOTION从站拖曳到网络中
弹出的窗口中将显示所有已经配置的从站，选择与主站进行通信的从站进行连接，如图5所示，点击“Connect”键连接从站。
图5：
连接SIMOTION从站
点击“configuration”按钮出现从站已经配置的通信接口区，点击“Edit”键为每一条从站通信数据区配置相应主站的通信数据区，配置规则，从站输入地址区对应主站输出地址区，从站输出地址区对应主站输人地址区，配置通信接口区如图6所示：
图6：
配置通信接口区
点击确认键后，配置完成。
通过PROFIBUS-DP通信不需要编写通信程序，双方数据通过输入、输出地址区直接对应，例如图6配置的主站、从站通信关系如下：
S7-300主站QB0～QB15――――――SIMOTION从站IB0～IB15。
S7-300主站IB0～IB15――――――SIMOTION从站QB0～QB15。
SIMOTION作为从站的示例程序参考附带文件“PROFIBUS-DP_SLAVE”.ZIP
4．D435作为主站
设置从站
打开STEP7软件插入一个站点例如S7-300站，点击“Hardware”进入硬件配置界面，插入CPU，例如CPU315-2DP/PN，点击X1接口新建一条PROFIBUS网络，然后设置站号、通信速率、PROFIBUS参数组（选择PROFIBUS-DP）等参数。
本例中作为从站的S7-300站地址为2，通信速率为1.5M。
在“OperatingMode”界面中选择“DPSLAVE”，其它参数保持缺省设置。
在“Configuration”界面中设置通信接口区及开始地址，如图7所示：
图7：
S7-300作为从站的通信接口设置界面
设置通信接口分别为16个字节输入和16个字节输出。
设置主站
打开SCOUT软件插入D435，点击D435使用右键进入硬件配置界面，点击X126选择与从站相同的PROFIBUS网络，设置SIMOTION的站地址，本例中作为主站的SIMOTION站地址为4。
在硬件选择窗口PROFIBUS-DP->ConfiguredStations中选择S7-300从站并拖曳到主站网络上如图8所示：
图8：
将S7-300从站拖曳到网络中
弹出的窗口中将显示所有已经配置的从站，选择与主站进行通信的从站进行连接，如图9所示，点击“Connect”键连接从站。
图9：
连接S7-300从站
点击“configuration”按钮出现从站已经配置的通信接口区，点击“Edit”键为每一条从站通信数据区配置相应主站的通信数据区，配置规则，从站输入地址区对应主站输出地址区，从站输出地址区对应主站输人地址区，配置通信接口区如图10所示：
图10：
配置通信接口区
点击确认键后，配置完成。
通过PROFIBUS-DP通信不需要编写通信程序，双方数据通过输入、输出地址区直接对应，例如图10配置的主站、从站通信关系如下：
SIMOTION主站QB0～QB15――――――S7-300从站IB0～IB15。
SIMOTION主站IB0～IB15――――――S7-300从站QB0～QB15。
SIMOTION作为从站的示例程序参考附带文件“PROFIBUS_MASTER”.ZIP
5．PROFIBUS站点诊断
主站通过PROFIBUS-DP轮询从站，如果主站故障，与所有从站的通信将终止，从站通信数据不更新；如果一个从站故障，主站还可以与其它从站进行通信。
在PLC侧可以通过OB86、FC125/FB125（可以从西门子网站上下载）、SFC13等组织块、程序块对主站或从站进行诊断，可以查看PLC相关文档，在这里不作相信介绍。
SIMOTION使用函数“_getStateOfSingleDpSlave”或“_getStateOfAllDpSlaves”对一个站点或多个站点进行诊断。
以调用函数“_getStateOfSingleDpSlave”为例介绍PROFIBUS-DP站点的诊断功能。
函数调用如图11所示，函数参数如下：
图11PROFIBUS-DP诊断函数
logicalDiagnosticAddress：
输入参数，数据类型DINT，PROFIBUS-DP站点诊断地址，本例中S7-300PLC作为从站，诊断地址为16378。
ReqGetStateOfSingleDPSlaveStateMode:
输入参数，枚举数据类型，函数调用请求格式，枚举元素如表4所示：
表4：
函数请求
REQUEST_TRUE（0）
开始执行
REQUEST_FALSE
（1）
查询REQUEST_TRUE状态
REQUEST_ABORT
（2）
终止函数执行
NextCommand:
输入参数，枚举数据类型，下一个命令执行的时机，枚举元素如表5所示：
表5：
NEXTCOMMAND元素
IMMEDIATELY（60）
下一个命令与此命令同时执行
WHEN_COMMAND_DONE（160）
执本命令后执行下一个命令
ABORT_CURRENT_COMMAND（260）
立刻终止当前命令
本例中选择：
“WHEN_COMMAND_DONE”。
commandid:
输入参数，“CommandIdType”数据类型，用户定义，可以跟踪命令执行的状态。
本例中选择一个临时变量，没有赋值。
StructRetGetStateOfSingleDpSlave:
输出参数，结构数据类型，结构元素如表6所示：
表6：
输出结构体
结构元素
名称
数据类型
functionResult
函数调用返回值
DINT
ActualStateOfSingleDpSlave
PROFIBUS-DP单站状态
枚举
“ActualStateOfSingleDpSlave”单站状态为枚举数据类型，枚举元素如表7所示：
表7：
输出站点状态
INACTIVE（0）
从站被用户程序去使能。
IN_OPERATION
（1）
与从站正在进行数据交换。
DATA_EXCHANGE_INACTIVE
（2）
与从站没有进行数据交换。
NOT_PRESENT（3）
从站丢失。
本例中将从站输出状态存储于全局变量RET1中，通过编程可以判断从站的状态，调试状态下可以通过“SYMBOLBROWSER”监控从站状态，如图12所示：
图12在SYMBOLBROWSER监控从站状态。
从站诊断的示例程序参考附带文件“PROFIBUS_MASTER”.ZIP
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