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[摘 要]目前，现场总线作为工业自动化系统最底层设备间通信的核心技术，已经得到了广泛应用。但由于现场总线标准不一，远程通信能力薄弱，使得工业控制网络的系统集成与信息集成面临着困难的局面。同时以Ethernet和TCP/IP协议为基础的工业以太网在实时性、可靠性和抗干扰性等方面不断改进，向工业控制网络发展已经成为趋势。本篇论文对PROFIBUS-DP的研究，以嵌入式技术和嵌入式网络作为技术支持，提出PROFIBUS-DP总线数据转换接口的设计方案，目的是使工业现场中具有PROFIBUS-DP接口的设备快速低成本的接入以太网，实现对远程设备的实时监控，有利于工业控制网络的信息集成。
[关键词]PROFIBUS-DP 主控制器 通讯；
中图分类号：TN873.93 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）32-0027-01
1 PROFIBUS总线
工业控制系统发展趋势是分散化、网络化、智能化，PROFIBUS正是顺应这一趋势而形成的一种国际化、开放式的现场总线标准。目前在制造业自动化、交通、电力等其他领域的自动化得到了广泛的应用。不同厂商生产的PROFIBUS设备接口可能不同，只要采用PROFIBUS标准就不需要其进行调整，可直接用于通信。PROFIBUS由PROFIBUS-DP，PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS三个兼容部分组成。这三种模块在自动控制系统中应用场合和发挥的作用不同，但它们可以在同一条总线上混合操作，与工业网络结合构成典型的具有三级结构的自动化系统，即现场设备级、车间控制级、管理级。PROFIBUS典型的组网结构如图2-4所示。
2 PROFIBUS-DP协议结构
PROFIBUS-DP协议以OSI作为参考模型定义了第1， 2层和用户接口层，第3到
7层为空，未加描述。物理层采用RS-485或光纤传输技术，规定了传输介质及其电气特性。第2层为现场总线数据链路层（C FDL，规定了介质访问控制、传输协议和报文处理。用户接口层为用户系统以及不同设备提供所需的应用功能，并说明了不同种类的PROFIBUS-DP设备的设备行为。这种协议结构最大的优点就是能够保证控制器与现场设备级分散I/O设备之间数据的高速传输。
3 PROFIBUS-DP的基本性能
1.PROFIBUS –DP用于现场层的高速数据传送。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站（PLC）程序循环时间短。除周期性
用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态.诊断和报警处理。
①传输技术：RS-485双绞线.双线电缆或光缆。波特率从9.6K bit/s到12M bit/s。
②总线存取：各主站间令牌传递，主站与从站间为主-从传送。支持单主或多主系统。总线上最站点（主-从设备）数为126。
③通信：点对点（用户数据传送）或广播（控制指令）。循环主-从用户数据传送和非循环主-主数据传送。
④运行模式：运行.清除.停止。
⑤同步：控制指令允许输入和输出同步。同步模式：输出同步；锁定模式：输入同步。
⑥功能：DP主站和DP从站间的循环用户有数据传送。各DP从站的动态激活和可激活。DP从站组态的检查。强大的诊断功能，三级诊断诊断信息。输入或输出的同步。通过总线给DP从站赋予地址。通过部线对DP主站（DPM1）进行配置，每DP从站的输入和输出数据最大为246字节。
⑦可靠性和保护机制：所有信息的传输按海明距离HD=4进行。DP从站带看门狗定时器（Watchdog Timer）。对DP从站的输入/输出进行存取保护。DP主站上带可变定时器的用户数据传送监视。
⑧设备类型：第二类DP主站（DPM2）是可进行编程.组态.诊断的设备。第一类DP主站（DPM1）是中央可编程控制器，如PLC.PC等。DP从站是带二进制值或模拟量输入输出的驱动器.阀门等。
2. DP扩展功能是对DP基本功能的补充，与DP基本功能兼容。
① DPM1与DP从站间非循环的数据传输。
② 带DDLM读和DDLM写的非循环读/写功能，可 读写从站任何希望数据。
③ 报警响应，DP基本功能允许DP从站用诊断信息向主站自发地传输事件，而新增的DDLM-ALAM-ACK功能被用来直接响应从DP从站上接收的报警数据。
④ DPM2与从站间的非循环的数据传输。
4 PROFIBUS-DP 主从站工作流程
在主站可以与 PROFIBUS-DP 从站设备进行数据交换之前，主站必须完成对PROFIBUS-DP从站的参数设置以及对通信接口的配置等工作。如图 2-6 所示，展示了上电以后，主从站之间通信的流程。
系统行为主要取决于DPM1的操作状态，这此状态由本地或总线的配置设备所控制。主要有以下三种状态：
（停止：在这种状态下，DPM1和DP从站之间没有数据传输。）
（清除：在这种状态下，DPM1读取DP从站的输入信息并使输出信息保持在故障安全状态。）
（运行：在这种状态下，DPM1处于数据传输阶段，循环数据通信时，DPM1从DP站读取输入信息并向从站写入输出信息。DPM1设备在一个预先设定的时间间隔内，以有选择的广播方式将其本地状态周期性地发送到每一个有关的DP从站。如果在DPM1的数据传输阶段中发生错误，DPM1将所有有关的DP从站的输出数据立即转入清除状态，而DP从站将不在发送用户数据。在次之后，DPM1转入清除状态。）
参考文献
[1] 何芳.PROFIBUS-DP和以太网的网关研究[D].兰州：兰州大学，2009
[2] 侯典华，陈星，张俊丽.以太网与PROFIBUS一P数据转换接口的实现[[J].计算
机系统应用，2008， 9： 94-97
[3] 许英杰.PROFIBUS-DP主站开发与应用研究「D].南京：南京理工大學，2010
[4] 许波.基于以太网的PROFIBUS-DP通信平台的研究「D].北京：北京交通大学，2010
[关键词]PROFIBUS-DP 主控制器 通讯；
中图分类号：TN873.93 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）32-0027-01
1 PROFIBUS总线
工业控制系统发展趋势是分散化、网络化、智能化，PROFIBUS正是顺应这一趋势而形成的一种国际化、开放式的现场总线标准。目前在制造业自动化、交通、电力等其他领域的自动化得到了广泛的应用。不同厂商生产的PROFIBUS设备接口可能不同，只要采用PROFIBUS标准就不需要其进行调整，可直接用于通信。PROFIBUS由PROFIBUS-DP，PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS三个兼容部分组成。这三种模块在自动控制系统中应用场合和发挥的作用不同，但它们可以在同一条总线上混合操作，与工业网络结合构成典型的具有三级结构的自动化系统，即现场设备级、车间控制级、管理级。PROFIBUS典型的组网结构如图2-4所示。
2 PROFIBUS-DP协议结构
PROFIBUS-DP协议以OSI作为参考模型定义了第1， 2层和用户接口层，第3到
7层为空，未加描述。物理层采用RS-485或光纤传输技术，规定了传输介质及其电气特性。第2层为现场总线数据链路层（C FDL，规定了介质访问控制、传输协议和报文处理。用户接口层为用户系统以及不同设备提供所需的应用功能，并说明了不同种类的PROFIBUS-DP设备的设备行为。这种协议结构最大的优点就是能够保证控制器与现场设备级分散I/O设备之间数据的高速传输。
3 PROFIBUS-DP的基本性能
1.PROFIBUS –DP用于现场层的高速数据传送。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站（PLC）程序循环时间短。除周期性
用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态.诊断和报警处理。
①传输技术：RS-485双绞线.双线电缆或光缆。波特率从9.6K bit/s到12M bit/s。
②总线存取：各主站间令牌传递，主站与从站间为主-从传送。支持单主或多主系统。总线上最站点（主-从设备）数为126。
③通信：点对点（用户数据传送）或广播（控制指令）。循环主-从用户数据传送和非循环主-主数据传送。
④运行模式：运行.清除.停止。
⑤同步：控制指令允许输入和输出同步。同步模式：输出同步；锁定模式：输入同步。
⑥功能：DP主站和DP从站间的循环用户有数据传送。各DP从站的动态激活和可激活。DP从站组态的检查。强大的诊断功能，三级诊断诊断信息。输入或输出的同步。通过总线给DP从站赋予地址。通过部线对DP主站（DPM1）进行配置，每DP从站的输入和输出数据最大为246字节。
⑦可靠性和保护机制：所有信息的传输按海明距离HD=4进行。DP从站带看门狗定时器（Watchdog Timer）。对DP从站的输入/输出进行存取保护。DP主站上带可变定时器的用户数据传送监视。
⑧设备类型：第二类DP主站（DPM2）是可进行编程.组态.诊断的设备。第一类DP主站（DPM1）是中央可编程控制器，如PLC.PC等。DP从站是带二进制值或模拟量输入输出的驱动器.阀门等。
2. DP扩展功能是对DP基本功能的补充，与DP基本功能兼容。
① DPM1与DP从站间非循环的数据传输。
② 带DDLM读和DDLM写的非循环读/写功能，可 读写从站任何希望数据。
③ 报警响应，DP基本功能允许DP从站用诊断信息向主站自发地传输事件，而新增的DDLM-ALAM-ACK功能被用来直接响应从DP从站上接收的报警数据。
④ DPM2与从站间的非循环的数据传输。
4 PROFIBUS-DP 主从站工作流程
在主站可以与 PROFIBUS-DP 从站设备进行数据交换之前，主站必须完成对PROFIBUS-DP从站的参数设置以及对通信接口的配置等工作。如图 2-6 所示，展示了上电以后，主从站之间通信的流程。
系统行为主要取决于DPM1的操作状态，这此状态由本地或总线的配置设备所控制。主要有以下三种状态：
（停止：在这种状态下，DPM1和DP从站之间没有数据传输。）
（清除：在这种状态下，DPM1读取DP从站的输入信息并使输出信息保持在故障安全状态。）
（运行：在这种状态下，DPM1处于数据传输阶段，循环数据通信时，DPM1从DP站读取输入信息并向从站写入输出信息。DPM1设备在一个预先设定的时间间隔内，以有选择的广播方式将其本地状态周期性地发送到每一个有关的DP从站。如果在DPM1的数据传输阶段中发生错误，DPM1将所有有关的DP从站的输出数据立即转入清除状态，而DP从站将不在发送用户数据。在次之后，DPM1转入清除状态。）
参考文献
[1] 何芳.PROFIBUS-DP和以太网的网关研究[D].兰州：兰州大学，2009
[2] 侯典华，陈星，张俊丽.以太网与PROFIBUS一P数据转换接口的实现[[J].计算
机系统应用，2008， 9： 94-97
[3] 许英杰.PROFIBUS-DP主站开发与应用研究「D].南京：南京理工大學，2010
[4] 许波.基于以太网的PROFIBUS-DP通信平台的研究「D].北京：北京交通大学，2010