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一．PROFIBUS 简介
1. PROFIBUS 基本性质
PROFIBUS规定了串行现场总线系统的技术和功能特性。通过这个系统，从底层（传感器、执行器级）到中层（单元级）的分布式、数字现场可编程控制器都可以连网。PROFIBUS区分为主站和从站。
> 主站 主站掌握总线中数据流的控制权。只要它拥有访问总线权（令牌），主站就可在没有外部请求的情况下发送信息。在PROFIBUS协议中，主站也被称作主动节点。
> 从站 从站是简单的输入、输出设备。典型的从站为传感器，执行器以及变频器。从站也可为智能从站，如S7300／400带集成口的CPU等。从站不 会拥有总线访问的*。从站只能确认收到的信息或者在主站的请求下发送信息。从站也被称作被动节点。
> 传输方法 符合美国标准EIA RS485的闭合电路传输，是制造工程、建筑服务管理 系统和动力工程的基本标准。它采用铜导体的双绞线，也可用光纤。
> 传输速度 PROFIBUS总线的传输速率从9.6Kbit/s—12Ｍbit/s。
网段总线长度与传输速率的关系
| 传输速率/(Kbit/s) | 9.6—187.5 | 500 | 1500 | 3000--12000 |
| 总线长度/m | 1000 | 400 | 200 | 100 |
> zui大节点数 127（地址0－126）
2． ROFIBUS现场应用类型
PROFIBUS提供了三种通信协议类型：FMS，DP和PA
> PROFIBUS－FMS： 用于现场通用通信任务的FMS接口（DIN 19245 T.2）
> PROFIBUS－DP： 用于与分布式I/O进行高速通讯
> PROFIBUS－PA： 用于执行规定现场设备特性的PA设备，它使用扩展的PROFIBUS－DP协议进行数据传输。
3． 利用PROFIBUS DP进行的通信
PROFIBUS－DP是为了实现在传感器－执行器级快速数据交换而设计的。*控制装置（例如可编程控制器）在这里通过一种快速的串行接口与分布式输入和输出设备通信。与这些装置的通信一般是循环发生的。
*控制器（主站）从从站读取输入信息并将输出信息写到从站。
单主站或者多主站系统可以由PROFIBUS－DP来实现。这使得系统配置异常方便。一条总线zui多可以连接126个设备（主站或从站）。
> 系统配置
系统配置的规范包含一系列的站点，I/O地址的分配， 输入输出数据的完整性，诊断信息的格式以及总线参数。
> 设备类型
| DP1类主站 这是一种在给定的信息循环中与分布式站点（DP从站）交换信息 的*控制器。 | |||||||
| 典型的设备有： 可编程控制器（PLC），微机数值控制（CNC）或计算机（PC） 等。 | |||||||
| DP2类主站 属于这一类的装置包括编程器，组态装置和诊断装置，例如上位 机。这些设备在DP系统初始化时用来生成系统配置。 | |||||||
| DP从站 一台DP从站是一种对过程读和写信息的输入、输出装置（传感器/ 执行器），例如分布式I/O,ET200，变频器等。 |
二．通过PROFIBUS－DP实现两CPU集成DP接口之间的主从通信
PROFIBUS－DP从站不仅仅是ET200系列的远程I/O站，当然也可以是一些智能从站，如带集成DP接口和PROFIBUS 通信模块的S7 300站，S7400站（V3.0以上）都可以作为DP的从站。下面我们将以两个CPU315-2DP CPU之间主从通信为例介绍连接智能从站的组态方法。
1． 硬件和软件需求
硬件：
PROFIBUS-DP主站 S7－300 CPU315-2DP(6ES7 315-2AG10-0AB0)，SM374
PROFIBUS-DP从站 S7－300 CPU315-2DP(6ES7 315-2AG10-0AB0)；SM374
PROFIBUS电缆及接头
CP5512（PCMCIA卡，用于笔记本电脑）或PC适配器，CP5611（PC机）
软件：
STEP7 V5.3 SP2
2． 网络组态及参数设置
1) 新建项目：
在STEP7中创建一个新项目，然后选择Insert ? Station ? Simatic 300 station，插入两个S7 300站，这里命名为Simatic 300(master)和 Simatic 300(slave)。当然也可完成一个站的配置后，再建另一个。如图1。
图1 在STEP7 硬件组态中插入两个S7 300站
2) 组态从站：在两CPU主从通信组态配置是，原则上要先组态从站。
> 硬件组态
双击Simatic 300(slave)“Hardware”，进入硬件组态窗口，在功能按钮栏中点击“Catalog”图标打开硬件目录，按硬件安装次序和订货号依次插入机架、电源、CPU和SM374等进行硬件组态。
插入CPU时会同时弹出PROFIBUS接口组态窗口。也可以插入CPU后，双击DP(X2)插槽，打开DP属性窗口点击属性按钮进入PROFIBUS接口组态窗口。点击“NEW”按钮新建PROFIBUS网络，分配 PROFIBUS站地址，本例设为3号站。点击“Propertives”按钮组态网络属性，选择“Network Setting”进行网络参数设置，如波特率、行规。本例传输速率为1.5Mbit/s，行规为DP。如图2。
图2 Profibus DP 网络参数设置
确认上述设置后，PROFIBUS接口状态如图3。
图3 Profibus 接口状态
> DP 模式选择
同样在DP属性设置对话框中，选择“Operating Mode”标签，激活“DP slave”操作模式。如果“Test,commissioning,routing”选项被激活，则意味着这个接口既可以作为DP从站，同时还可以通过这个接口监控程序。也可以用STEP7 F1帮助功能查看详细信息。
图4 DP 模式选择
> 定义从站通信接口区
选择“Configuration”标签，打开I/O通信接口区属性设置窗口，点击“New”按钮新建一行通信接口区，如图5可以看到当前组态模式为主从（MS，Master-slave configuration）。注意此时只能对本地（从站）进行通信数据区的配置。
| Address type: 选择“Input”对应输入区，“Output”对应输出区。 | |||||||
| Address: 设置通信数据区的起地址。 | |||||||
| Length: 设置通信区域的大小，zui多32字节。 | |||||||
| Unit: 选择是按字节（byte）还是按字（word）来通信。 | |||||||
| Consistency: 选择“Unit”是按在“Unit”中定义的数据格式发送，即按字节或字发送； 若选择“All”表示是打包发送，每包zui多32字节。此时通信数据大于4个 字节时，应用SFC14，SFC15。 | |||||||
设置完成后点击“Apply”按钮确认。同样可根据实际通信数据建立若干行，但zui大不能超过244字节。在本例中分别创建一个输入区和一个输出区，长度为4字节，设置完成后可在“Configuration”窗口中看到这两个通信接口区。如图6。
图5 通信接口区设置
图6 设置完成后的从站通信区
> 设置通信区完成后，点击编译存盘按钮，编译无误后即完成从站的组态。
图7 从站的编译存盘
3) 组态主站
> 完成从站组态后，就可以对主站进行组态，基本过程与从站相同。在完成基本 硬件组态后对DP接口参数进行设置，如图8。本例中地址设为2，并选择与从站相同的PROFIBUS网络（PROFIBUS1）。波特率以及行规与从站应设置相同。（1.5Mbit/s；DP）。
> 然后在DP属性设置对话框中，选择“Operating Mode”标签，选择“DP Master”操作模式。如图9所示。
图8 主站DP接口参数设置
图9 DP接口为主站
> 连接从站：在硬件组态（HW Config）窗口中，打开硬件目录，选择“ PROFIBUS DP ? Configured Stations”文件夹，将CPU31x拖拽到主站系统DP接口的PROFIBUS总线上，这时会同时弹出DP从站连接属性对话框，选择所要连接的从站后，点击“Connect”按钮确认。如图10。
注：如果有多个从站存在时，要一一连接。
图10 连接从站
> 通信接口区：连接完成后，点击“Configuration”标签，设置主站的通信接口区从站的输出区与主站的输入区相对应，从站的输入区同主站的输出区相对应，如图11所示。图12为设置完成I/O通信区。
图11 通信数据区设置西门子原装DP通讯电缆
图12 通信数据区
确认上述设置后，在硬件组态（HW Config）中，选择编译存盘按钮，编译无误后即完成主从通信组态配置。
图 13 组态的编译存盘
简单编程：在程序调试阶段，建议将OB82，OB86，OB122下载到CPU中，这样可使在CPU有上述中断触发时， CPU仍可运行。相关OB的解释可以参照STEP7帮助。
订货号 | 6XV1 830-0EH10 | 6XV1 831-2A | 6XV1 830-0JH10 | 6XV1 830-0GH10 |
|---|---|---|---|---|
产品类型描述 | PROFIBUS FC | PROFIBUS FC | PROFIBUS FC | PROFIBUS FC |
适合的用途 | 多功能 | 通用电缆，用于本质安全分布式 I/O 系统 | 用于腐蚀环境及机械应力严重的工况 | 食品、饮料和烟草制造业 |
电缆名称 | 02YSY (ST) CY 1 × 2 × 0.64/2.55-1 50 KF 40 FR VI | 02YSY (ST) CY 1 × 2 × 0.65/2.56 BL KF40 FR | 02YSY (ST) CY 1 × 2 × 0.64/2.55-150 KF 40 FR VI | 02YSY (ST) C2Y 1 × 2 × 0.64/2.55-1 50 KF 40 |
电气数据 | ||||
单位长度的衰减测量 | ||||
| 42 dB/km | 42 dB/km | 42 dB/km | 42 dB/km |
| 22 dB/km | 22 dB/km | 22 dB/km | 22 dB/km |
| 4 dB/km | 4 dB/km | 4 dB/km | 4 dB/km |
| 2.5 dB/km | 2.5 dB/km | 2.5 dB/km | 2.5 dB/km |
9.6 kHz 下的特征阻抗 | 270 Ω | 270 Ω | 270 Ω | 270 Ω |
| ± 10% | ± 10% | ± 10% | ± 10% |
38.4 kHz 下的特征阻抗 | 185 Ω | 185 Ω | 185 Ω | 185 Ω |
| ± 10% | ± 10% | ± 10% | ± 10% |
特征阻抗，3 MHz ...20 MHz 时 | 150 Ω | 150 Ω | 150 Ω | 150 Ω |
| ± 10% | ± 10% | ± 10% | ± 10% |
标称特征阻抗 | 150 Ω | 150 Ω | 150 Ω | 150 Ω |
单位长度的回路电阻，zui大值 | 110 Ohm/km | 110 Ohm/km | 110 Ohm/km | 110 Ohm/km |
单位长度的屏蔽电阻，zui大值 | 9.5 Ohm/km | 9.5 Ohm/km | 9.5 Ohm/km | 9.5 Ohm/km |
1 kHz 下的单位长度电容 | 28.5 nF/km | 28.5 nF/km | 28.5 nF/km | 28.5 nF/km |
工作电压（有效值） | 100V | 100V | 100V | 100V |
机械数据 | ||||
护套 | ||||
| PVC | PVC | PUR | PE |
| 8 mm | 8 mm | 8 mm | 8 mm |
| 0.4 mm | 0.4 mm | 0.4 mm | 0.4 mm |
| 紫色 | 蓝色 | 紫色 | 黑色 |
环境温度 | ||||
| -40 ... +75 °C | -40 ... +75 °C | -40 ... +60 °C | -40 ... +60 °C |
| -40 ... +75 °C | -40 ... +75 °C | -40 ... +60 °C | -40 ... +60 °C |
| -40 ... +75 °C | -40 ... +75 °C | -40 ... +60 °C | -40 ... +60 °C |
| -40 ... +75 °C | -40 ... +75 °C | -40 ... +60 °C | -40 ... +60 °C |
弯曲半径 | ||||
| 75 mm | 75 mm | 75 mm | 75 mm |
| 150 mm | 120 mm | 150 mm | 150 mm |
zui大张力负荷 | 100 N | 100 N | 100 N | 100 N |
单位长度重量 | 76 kg/km | 80 kg/km | 73 kg/km | 67 kg/km |
燃烧特性 | 阻燃性符合 IEC 60332-3-24 Category C | 阻燃性符合 IEC 60332-3-24 Category C | 阻燃性能符合标准 IEC 60332-1 | 可燃 |
耐化学腐蚀 | ||||
| 有条件耐受 | 有条件耐受 | 耐受性 | 有条件耐受 |
| 有条件耐受 | 有条件耐受 | 有条件耐受 | 有条件耐受 |
抗紫外线辐射 | 耐受性 | 耐受性 | 耐受性 | 耐受性 |
产品性能 | ||||
| X | X | X | X |
| √ | √ | √ | √ |
FastConnect 电气连接型号 | √ | √ | √ | √ |
UL 认证/额定值 300 V | √/CMG/CL3/防晒 | √/CMG/CL3/防晒 | √ /CMX | X |
UL 认证/额定值 600 V | √ | √ | X | X |
订货号
PROFIBUS网络部件：
网卡及电缆
6ES7 972-0CB20-0XA0
6ES7 972-0CB35-0XA0
6ES7 972-0CC35-0XA0
6GK1 561-1AA01
6GK1 551-2AA00
6GK1 561-3AA01
6GK1 561-3FA00
6GK1 561-4AA01
6GK1 561-4FA00
6GK1562-1AA00
6GK1571-1AA00
6FX800开头
6XV1 840-2AH10
6FC5210-0DF22-2AA0
6XV1 830-0PBH30
6XV1 830-0EH10
6XV1 830-3EH10
6XV1 830-0AH10
6XV1 820-5AH10
6XV1 820-5BH50
6XV1 820-5BT10
6GK1 901-0DA20-0AA0
6ES7 901-0BF00-0AA0
6ES7 901-1BF00-0XA0
链接模板
6GK1 415-2AA01
6GK1 415-0AA01
6ES7 158-0AD01-0XA0
6ES7 157-0AC83-0XA0
6ES7 157-0AD82-0XA0
6XV1 830-5EH10
6XV1 830-5FH10
6ES7 195-7HF80-0XA0
6GK1 905-0AA00
6GK1 905-0AD00
6GK1 905-0AB10
6GK1 905-0AC00
总线连接器
6GK1 905-6AA00
6ES7 972-0BA50-0XA0
6ES7 972-0BB50-0XA0
6ES7 972-0BA12-0XA0
6ES7 972-0BB12-0XA0
6ES7 972-0BA41-0XA0
6ES7 972-0BB41-0XA0
6GK1 500-0EA02
6GK1 500-0FC00
网络部件
6ES7 972-0AA01-0XA0
6ES7 972-0AB01-0XA0
6ES7 972-0DA00-0AA0
6ES7 972-4AA02-0XA0
6GK1 500-3AA00
6GK1 503-0AA00
6GK1 503-3CA00
6GK1 503-2CB00
6GK1 503-3CB00
6GK1 503-3CC00
6ES7 181-0AA01-0AA0
6ES7 193-8MA00-0AA0
6ES7 193-8LA00-0AA0
6ES7 193-8LB00-0AA0
软件
6GK1 704-5CW64-3AA0
6GK1 704-5DW64-3AA0
6GK1 704-5SW64-3AA0
6GK1 713-5DB64-3AA0
6GK1 713-5FB64-3AA0
6GK1 713-5CB64-3AA0
工业以太网
网卡及电缆：
6GK1 161-3AA01
6GK1 161-2AA00
6GK1 161-6AA00
6GK1 151-2AA00
6GK1 151-5AA00
6GK1 611-0TA01-1DV0
6XV1 850-0AH10
6XV1 850-0BT10
6XV1 850-0BN15
6XV1 870-3QN10
6XV1 850-0BH20
6XV1 840-2AH10
6XV1 850-2LN10
6XV1 850-2GN10
6XV1 850-2JN10
6XV1 850-2HN10
6GK1 901-1FC00-0AA0
网络部件
OSM/ESM
6GK1 105-2AA10
6GK1 105-2AB10
6GK1 105-2AE00
6GK1 105-4AA00
6GK1 105-3AA10
6GK1 105-3AB10
6GK1 105-3AC00
OMC/ELS
6GK1 100-2AB00
6GK1 100-2AC00
6GK1 102-6AA00
6GK1 102-6AB00
6GK1 102-7AA00
SCALANCE X005入门级交换机
6GK5 005-0BA00-1AA3
6GK5 005-0BA00-1CA3
SCALANCE X100非网管型交换机
6GK5 104-2BB00-2AA3
6GK5 106-1BB00-2AA3
6GK5 108-0BA00-2AA3
6GK5 112-2BB00-2AA3
6GK5 116-0BA00-2AA3
6GK5 124-0BA00-2AA3
SCALANCE X200网管型交换机
6GK5 204-2BB00-2AA3
6GK5 206-1BB10-2AA3
6GK5 208-0BA10-2AA3
6GK5 208-0HA00-2AA6
6GK5 216-0BA00-2AA3
6GK5 224-0BA00-2AA3
6GK5 204-0BA00-2BA3
6GK5 202-2BB00-2BA3
SCALANCE X300增强型可网管交换机
6GK5 308-2FL00-2AA3
6GK5 310-0FA00-2AA3
SCALANCE X400千兆模块化交换机
6GK5 414-3FC00-2AA2
6GK5 408-2FD00-2AA2
6GK5 491-2AB00-8AA2
6GK5 491-2AC00-8AA2
6GK5 492-2AL00-8AA2
6GK5 492-2AM00-8AA2
6GK5 495-8BA00-8AA2
6GK5 496-4MA00-8AA2
软件
6GK1 716-1CB64-3AA0
6GK1 716-1TB64-3AA0
6GK1 716-1PB62-3AA0
6GK1 716-0HB64-3AA0
6GK1 704-1CW64-3AA0
6GK1 704-1PW64-3AA0
6GK1 970-1BA10-0AA1
6GK1 970-5CA20-0AA1
6GK1 975-1AA00-3AA0
6GK1 500-0AA10
6GK1 500-0AB00
6GK1 500-0DA00
6GK1 901-0FB00-0AA0
6ES7901-4BD00-0XA0
6XV1831-2L
6XV1830-5GH10
6GK1 900-0HL00-0AA0
6SE7090-0XX84-0FF5
6SE7090-0XX84-0AB0
6SE7038-6GL84-1BG2
6SE7031-2HF84-1BG0
6SE7041-8EK85-1HA0
6SE7031-7HH84-1HJ0
6SE7090-0XX84-0FJ0
6SE7090-0XX84-1CE0
6ES7090-XX84-0AB0
6SE026-0HF60-Z
6ES7031-7HG84-1JA1
6SE7038-6GL84-1JB0
6SE7038-6GL84-1JB0
6SX7010-0FF05
6GK1901-1BB10-2AA0
3VU13401MJ00
3TF43221XB4
3TH42440XM0
6FX5002-2DC10
6GK1901-1BB20-2AA0
6GK1901-1BB11-2AB0
6ES7390-0AA00-0AA0
