一．PROFIBUS 簡介

1. PROFIBUS 基本性質

PROFIBUS規定了串行現場總線系統的技術和功能特性。通過這個系統，從底層（傳感器、執行器級）到中層（單元級）的分布式、數字現場可編程控制器都可以連網。PROFIBUS區分為主站和從站。

> 主站 主站掌握總線中數據流的控制權。只要它擁有訪問總線權（令牌），主站就可在沒有外部請求的情況下發送信息。在PROFIBUS協議中，主站也被稱作主動節點。
> 從站 從站是簡單的輸入、輸出設備。典型的從站為傳感器，執行器以及變頻器。從站也可為智能從站，如S7300／400帶集成口的CPU等。從站不 會擁有總線訪問的授權。從站只能確認收到的信息或者在主站的請求下發送信息。從站也被稱作被動節點。
> 傳輸方法 符合美國標準EIA RS485的閉合電路傳輸，是制造工程、建筑服務管理 系統和動力工程的基本標準。它采用銅導體的雙絞線，也可用光纖。
> 傳輸速度 PROFIBUS總線的傳輸速率從9.6Kbit/s—12Ｍbit/s。

網段總線長度與傳輸速率的關系  西門子原裝200SMART模塊SR20CPU

傳輸速率/(Kbit/s)	9.6—187.5	500	1500	3000--12000
總線長度/m	1000	400	200	100

> 最大節點數 127（地址0－126）

2． ROFIBUS現場應用類型

PROFIBUS提供了三種通信協議類型：FMS，DP和PA
> PROFIBUS－FMS： 用于現場通用通信任務的FMS接口（DIN 19245 T.2）
> PROFIBUS－DP： 用于與分布式I/O進行高速通訊
> PROFIBUS－PA： 用于執行規定現場設備特性的PA設備，它使用擴展的PROFIBUS－DP協議進行數據傳輸。

3． 利用PROFIBUS DP進行的通信

PROFIBUS－DP是為了實現在傳感器－執行器級快速數據交換而設計的。中央控制裝置（例如可編程控制器）在這里通過一種快速的串行接口與分布式輸入和輸出設備通信。與這些裝置的通信一般是循環發生的。
中央控制器（主站）從從站讀取輸入信息并將輸出信息寫到從站。
單主站或者多主站系統可以由PROFIBUS－DP來實現。這使得系統配置異常方便。一條總線最多可以連接126個設備（主站或從站）。

> 系統配置

系統配置的規范包含一系列的站點，I/O地址的分配， 輸入輸出數據的完整性，診斷信息的格式以及總線參數。

> 設備類型

DP1類主站            這是一種在給定的信息循環中與分布式站點（DP從站）交換信息                                的中央控制器。

典型的設備有：   可編程控制器（PLC），微機數值控制（CNC）或計算機（PC）                                等。

DP2類主站           屬于這一類的裝置包括編程器，組態裝置和診斷裝置，例如上位                               機。這些設備在DP系統初始化時用來生成系統配置。

DP從站                 一臺DP從站是一種對過程讀和寫信息的輸入、輸出裝置（傳感器/                               執行器），例如分布式I/O,ET200，變頻器等。

 

二．通過PROFIBUS－DP實現兩CPU集成DP接口之間的主從通信

PROFIBUS－DP從站不僅僅是ET200系列的遠程I/O站，當然也可以是一些智能從站，如帶集成DP接口和PROFIBUS 通信模塊的S7 300站，S7400站（V3.0以上）都可以作為DP的從站。下面我們將以兩個CPU315-2DP CPU之間主從通信為例介紹連接智能從站的組態方法。

1． 硬件和軟件需求

硬件：
PROFIBUS-DP主站 S7－300 CPU315-2DP(6ES7 315-2AG10-0AB0)，SM374
PROFIBUS-DP從站 S7－300 CPU315-2DP(6ES7 315-2AG10-0AB0)；SM374
PROFIBUS電纜及接頭
CP5512（PCMCIA卡，用于筆記本電腦）或PC適配器，CP5611（PC機）

軟件：

STEP7 V5.3 SP2

2． 網絡組態及參數設置

1) 新建項目：
在STEP7中創建一個新項目，然后選擇Insert ® Station ® Simatic 300 station，插入兩個S7 300站，這里命名為Simatic 300(master)和 Simatic 300(slave)。當然也可完成一個站的配置后，再建另一個。如圖1。

圖1 在STEP7 硬件組態中插入兩個S7 300站

2) 組態從站：在兩CPU主從通信組態配置是，原則上要先組態從站。

> 硬件組態
雙擊Simatic 300(slave)“Hardware”，進入硬件組態窗口，在功能按鈕欄中點擊“Catalog”圖標打開硬件目錄，按硬件安裝次序和訂貨號依次插入機架、電源、CPU和SM374等進行硬件組態。
插入CPU時會同時彈出PROFIBUS接口組態窗口。也可以插入CPU后，雙擊DP(X2)插槽，打開DP屬性窗口點擊屬性按鈕進入PROFIBUS接口組態窗口。點擊“NEW”按鈕新建PROFIBUS網絡，分配 PROFIBUS站地址，本例設為3號站。點擊“Propertives”按鈕組態網絡屬性，選擇“Network Setting”進行網絡參數設置，如波特率、行規。本例傳輸速率為1.5Mbit/s，行規為DP。如圖2。

圖2 Profibus DP 網絡參數設置

確認上述設置后，PROFIBUS接口狀態如圖3。

圖3 Profibus 接口狀態

> DP 模式選擇  西門子原裝200SMART模塊SR20CPU

同樣在DP屬性設置對話框中，選擇“Operating Mode”標簽，激活“DP slave”操作模式。如果“Test,commissioning,routing”選項被激活，則意味著這個接口既可以作為DP從站，同時還可以通過這個接口監控程序。也可以用STEP7 F1幫助功能查看詳細信息。

圖4 DP 模式選擇

> 定義從站通信接口區

選擇“Configuration”標簽，打開I/O通信接口區屬性設置窗口，點擊“New”按鈕新建一行通信接口區，如圖5可以看到當前組態模式為主從（MS，Master-slave configuration）。注意此時只能對本地（從站）進行通信數據區的配置。

Address type:    選擇“Input”對應輸入區，“Output”對應輸出區。
Address:           設置通信數據區的起地址。
Length:             設置通信區域的大小，最多32字節。
Unit:                  選擇是按字節（byte）還是按字（word）來通信。
Consistency:    選擇“Unit”是按在“Unit”中定義的數據格式發送，即按字節或字發送；                          若選擇“All”表示是打包發送，每包最多32字節。此時通信數據大于4個                          字節時，應用SFC14，SFC15。

 

設置完成后點擊“Apply”按鈕確認。同樣可根據實際通信數據建立若干行，但最大不能超過244字節。在本例中分別創建一個輸入區和一個輸出區，長度為4字節，設置完成后可在“Configuration”窗口中看到這兩個通信接口區。如圖6。

圖5 通信接口區設置

 

圖6 設置完成后的從站通信區

> 設置通信區完成后，點擊編譯存盤按鈕，編譯無誤后即完成從站的組態。

圖7 從站的編譯存盤

3) 組態主站

> 完成從站  西門子原裝200SMART模塊SR20CPU組態后，就可以對主站進行組態，基本過程與從站相同。在完成基本 硬件組態后對DP接口參數進行設置，如圖8。本例中地址設為2，并選擇與從站相同的PROFIBUS網絡（PROFIBUS1）。波特率以及行規與從站應設置相同。（1.5Mbit/s；DP）。
> 然后在DP屬性設置對話框中，選擇“Operating Mode”標簽，選擇“DP Master”操作模式。如圖9所示。

圖8 主站DP接口參數設置

 

圖9 DP接口為主站

> 連接從站：在硬件組態（HW Config）窗口中，打開硬件目錄，選擇“ PROFIBUS DP ® Configured Stations”文件夾，將CPU31x拖拽到主站系統DP接口的PROFIBUS總線上，這時會同時彈出DP從站連接屬性對話框，選擇所要連接的從站后，點擊“Connect”按鈕確認。如圖10。
注：如果有多個從站存在時，要一一連接。

圖10 連接從站

> 通信接口區：連接完成后，點擊西門子原裝200SMART模塊SR20CPU“Configuration”標簽，設置主站的通信接口區從站的輸出區與主站的輸入區相對應，從站的輸入區同主站的輸出區相對應，如圖11所示。圖12為設置完成I/O通信區。

圖11 通信數據區設置

 

圖12 通信數據區

確認上述設置西門子原裝200SMART模塊SR20CPU后，在硬件組態（HW Config）中，選擇編譯存盤按鈕，編譯無誤后即完成主從通信組態配置。