摘要：随着企业之间的信息交流逐渐频繁，企业不同层面之间的信息交互，所覆盖的范围比较广。一种新型的全分布控制系统被研发并且应用广泛，该种技术就是现场总线技术，该种技术在社会企业之间的应用，能够集计算机、数字通信。、网络、自动化仪表等技术为一体，适应工业控制发展确实。该种技术中的通信接口是关键，基于此，在本文中对PROFIBUS—DP技术进行详细研究，分析其通信接口开发。
关键词：PROFIBUS—DP技术；通信接口；开发研究
前言：PROFIBUS—DP是国家工业现场总线协议的标准，在进行现场总线的设计环节中，需要对PROFIBUS—DP功能进行深刻的理解。首先需要理解总线的存取方式，当现场总线的集成主要是在计算机网络环境中，在理解PROFIBUS—DP的规则基础上，才能够理解现场设备的实际设计。其次，DP的功能比较重要。涉及到了数据传输、地址分配等内容。
1. PROFIBUS现场总线技术
1.1PROFIBUS类型
PROFIBUS在实际应用环节中，根据其特点主要可以被分为以下三种类型：
第一，ROFIBUS—DP是一种分散外设技术，该种技术在实际连接过程中被系统优化处理，专门应用于自动控制系统和设备级别分散I/O之间的通信设计。其突出的特点就时能够应用于系统高速数据传输中，最大的传输速率能够达到12Mbps[1]。
第二，PROFIBUS—FMS为现场总线信息规范，该种信息规范能够面向对象，为对象提供海量的数据通信服务。尤其是在任务量比较复杂的车间级通用性任务中比较适用。比较有力的FMS根据用户需求，所能够提供的应用范围更加的灵活，应用广泛。
第三，PROFIBUS—PA是一种过程自动化技术，该种技术的本质比较安全，对于安全性比较高的场所，该种技术备受关注。例如，PA在化工产业、石油领域、冶金等行业上比较受欢迎。
1.2PROFIBUS—DP基本功能
PROFIBUS—DP的功能较多，在传输技术角度分析，PROFIBUS—DP技术在不同应用场所的传输速率不同，那么其波特率的范围也不同，一般情况下，波特率的范围为9.6K-12Mbps。在总线存取方面，PROFIBUS—DP技术比较支持单主或者是多主系统，在总线上的最多点数为126。在进行总线上的设备数量选择环节中，不能一概而论，而是需要根据实际情况而定。在运行模式上，PROFIBUS—DP规范能够包含了系统行为的详细描述，设备性能互换上更加的详细，能够对运行的设备进行运行、清除和停止等处理。在PROFIBUS—DP规范功能上分析，DP主站和DP从站之间，能够实现循环用户数据的传输，通过总线对DP主站进行组态[2]。
1.3PROFIBUS—DP电子设备数据库文件
PROFIBUS—DP电子设备数据库文件图如下：
图一PROFIBUS—DP电子设备数据库文件图.png)
PROFIBUS设备具有不同的性能特征，该种特征的差别在于现有的参数总线波特率和时间的监控存在着不同。例如，在现场总线系统中，每一个PROFIBUS—DP都有一个从站，有一个设备描述文件。该设备描述文件中包含总线技术的多种数据信息，这些数据信息能够用来描述PROFIBUS—DP设备的特征参数。通过PROFIBUS的组态工具，分析GSD文件，对现场设备进行分析，控制系统的输入和输出。在综合化调配传感器、驱动器、变动器基础上，实现现场中的设备管理[3]。
2.PROFIBUS—DP技术的通信接口
2.1通信接口信号在PROFIBUS—DP总线上的传输方式
接口信号在PROFIBUS—DP总线上的传输方式，决定着通信信号的传输质量，非归零码信号图如下。PROFIBUS—DP通信环节中，主要采用的半双工方式，具体的编码方式为NRZ，一个字符在PROFIBUS—DP总线上的传输方式如下，在总线上按照11位进行传输，其中一个起始位为0，含有8个数据位，含有1个奇偶校验位和一个停止位。当数据信息在最低的有效位被发送之后，需要在最高的有效位被发送出去[4]。
图二非归零码信号图.png)
2.2用户接口层
在用户接口层中，DP能够直接的增加数据连接拟合，将该拟合作为用户接口。用户接口的最大功能在于能够为用户系统、不同设备的调用，拟定不同的PROFIBUS—DP设备行为，同时还能够根据DP的实际需求定义各种行规和扩展功能。行规对于用户数据的含义能够做出具体的说明。在具体的规定领域中，应用行规，能够使得不同厂商所生产的不同零件部件进行互换使用。
一般情况下，DP的扩展功能能够允许非循环的读写功能，并且中断并行于循环数据的出传输应答。另外，对从站参数和测量值的非循环存取上，对扩展功能进行诊断，当扩展功能符合系统要求时，PROFIBUS—DP就够在最大程度上满足总线上复杂的设备要求[5]。
PROFIBUS—DP的数据通信可以被分为4个阶段，分别为启动、初始化的主站、配置以及诊断从站、数据交换。不同的阶段所能够完成的任务不同，在启动阶段中，主要是针对DP设备的实际参数进行设定，该环节至关重要，启动阶段的设定成功与否决定着网络的安全性、高速性、稳定性。在启动环节中所需要设定的参数大部分是来自于总线站点的地址、波特率、总线定时等。在不同的参数设置上，需要充分的考虑到设备数据库文件的真实性，从数据库文件中获取到每种DP设备特性的全面描述。当有特殊情况发生是，需要及时的停止设备运行，重新进行组态分析。
PROFIBUS—DP通信接口模块的开发
基于PROFIBUS—DP的通信接口模块开发，以PROFIBUS内容为标准，在全世界范围内广泛应用。对于PROFIBUS—DP通信接口的开发，能够从站状态机开始，了解从站状态机的设备应用行为，保障设备的一致性。为了更好的理解基于PROFIBUS—DP专用协议芯片的PROFIBUS—DP网络工作形式，需要分析从站状态机的运行机制。DP从站状态机的运行流程图如下：
图三 DP从站状态机的运行流程图.png)
首先在Power-on环节操作下进行通电，改变从站地址，从站应该具备非易失性存储器存储从站地址。在从站内部进行启动基础上，进行等待状态，参数化报文能够由用户组态时给定。在该组态中能够包含标准信息、识别号、同步锁定等功能。在参数化的报文中，DP主站能够传送下列信息给DP 从站。分析从站十分具有看门狗控制功能、定义站延时时间、以及DP从站是否能够对它主站的锁闭。
结论：综上所述，PROFIBUS—DP规范能够包含了系统行为的详细描述，设备性能互换上更加的详细，能够对运行的设备进行运行、清除和停止等处理。 接口信号在PROFIBUS—DP总线上的传输方式，决定着通信信号的传输质量，PROFIBUS—DP的数据通信可以被分为4个阶段，分别为启动、初始化的主站、配置以及诊断从站、数据交换。
参考文献：
[1]王征.RS232/PROFIBUS-DP从站接口设计与实现[D].清华大学,2004.
[2]周益明.PROFIBUS-DP现场总线通信研究及智能从站设计[D].南京航空航天大学,2005.
[3]江平.PROFIBUS-DP智能从站关键技术研究及开发[D].天津理工大学,2007.
[4]唐志辉.基于Profibus-DP智能通信模块设计及开发[D].湖南大学,2008.
[5]魏亮,宋立群,许剑勇,张华桁.Profibus-DP现场总线从站通信接口的开发[J].低压电器,2002,05:39-42.
论文作者:邱健文
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/21
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