西门子PLC工业模块代理商ET200

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PROFIBUS自动化通信协议作用有哪些

 PROFIBUS的数据链路层

  PROFIBUS的协议结构见图2-5，图中，2层称为现场总线数据链路层(Fieldbus Data Link，FDL)，规定了总线访问控制、数据安全性以及传输协议和报文的处理。

  PROFIBUS协议的设计满足了媒体控制的两个基本要求∶

  1)复杂的自动化系统(主站)之间的通信，在确切限定的时间间隔中，任何一个站点都有足够的时间来完成通信任务。

  2)PLC或PC与I/O设备(从站)之间的通信，应尽可能简单快速地完成数据的实时传输，因通信协议增加的数据传输时间应尽量少。

  图2-5 PROFIBUS协议结构

  PROFIBUS-DP采用混合的总线访问控制机制来实现上述目标(见图2-6)。它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。令牌实际上是一条特殊的报文，它在所有的主站上循环一周的时间是事先规定的。主站之间构成令牌逻辑环，令牌传递

  仅在各主站之间进行。令牌按令牌环中各主站地址的升序在各主站之间依次传递。

  图2-6 PROFIBUS-DP的总线访问方式

  某个主站得到令牌报文后，该主站可以在一定的时间内执行主站工作。在这段时间内，它可以依照主-从通信关系表与所有的从站通信，也可以依照主-主通信关系表与所有的主站通信。令牌传递程序每个主站在一个确切规定的时间内得到总线访问权(即令牌)，来访问分配给该主站的从站。主站可以向从站发送数据，接收来自从站的数据。

  PROFIBUS-DP使用1、2层和用户接口层，3～7层未使用，这种精简的结构确保了高速的数据传输。用户接口规定了设备的应用功能、PROFIBUS-DP系统和设备的行为特性。直接数据链路映像程序DDLM提供对2层的访问。

  在总线初始化和起动阶段，主站媒体访问控制(MAC)通过辨认主站来建立令牌环，自动地判定总线上所有主站的地址，并将它们的节点地址记录在主站表中。在总线运行期间，从令牌环中去掉有故障的主站，将新上电的主站加入到令牌环。

  PROFIBUS 媒体访问控制还可以监视传输媒体和收发器是否有故障，检查站点地址是否出错(例如地址重复)，以及令牌是否丢失或有多个令牌。

  PROFIBUS在2层按照非连接的模式操作，除提供点对点逻辑数据传输外，还提供多点通信，其中包括广播及选择广播功能。

  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。

  随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到了几乎所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统具有的可靠性和灵活性，PLC(Programmable Logic Controller，可编程序控制器)正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。 

      PLC的应用面广、功能强大、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要装置之一，在工业生产的所有领域得到了广泛的使用，在其他领域(例如民用和家庭自动化)的应用也得到了迅速的发展。

       国际电工(IEC)在1985年的PLC标准草案3稿中，对PLC作了如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”从上述定义可以看出，PLC是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种各样的控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功能。 

       PLC的推广应用在我国得到了迅猛的发展，它已经大量地应用在各种机械设备和生产过程的电气控制装置中，各行各业也涌现出了大批应用PLC改造设备的成果。了解PLC的工作原理，具备设计、调试和维护PLC控制系统的能力，已经成为现代工业对电气技术人员和工的基本要求。