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摘要：針对PROFIBUS-DP协议的存取控制过程要求，建立PROFIBUS-DP主从网络，并对网络的数据传输过程进行实验，研究PROFIBUS-DP网络工作的实时性的主要影响因素。
关键词：现场总线，PROFIBUS-DP，实时性
1引言
PROFIBUS是一种开放式的现场总线，主要用来实现现场模块与装置设备与PLC和PC机的数据传输，在工业过程自动化中该总线有着非常广泛的应用。随着工程技术的发展对于工业过程中的现场总线数据传输实时性要求不断提高，对PROFIBUS总线工作过程的实时性研究非常必要。根据PROFIBUS的应用特点可以分为PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PS、PROFIBUS-FMS三个兼容部分。本文中以PROFIBUS-DP为研究对象，设计PROFIBUS-DP通信硬件结构，在硬件基础上对硬件通信过程的实时性进行研究。
2.PROFIBUS-DP数据传输技术
PROFIBUS-DP协议定义了ISO/OSI模型的第1层和第2层，同时定义了用户接口层，并未使用3-7层，这种精简的结构确保了数据传输的高速有效。直接数据链路映像（DDLM，Direct Data Link Mapper）提供了访问第2层的用户接口，用户接口规定了用户和系统以及各类设备可以钓鱼的应用功能，并描述的各种设备的设备行为。
根据PROFIBUS协议规定，该总线使用的是总线存取协议，该协议通过第二层来实现，包括保证数据传输的可靠性以及传输协议和报文处理。在PROFIBUS协议中，第二层称为现场总线数据链路层（FDL，Fieldbus Data Link），其中介质存取控制（MAC，Medium Access Control）具体控制数据传输的程序，MAC确保在任何一个时间窗口内只有一个站点发送数据。
根据PROFIBUS协议的设计，满足介质存取控制的基本要，PROFIBUS-DP通信过程中支持单主站和多主站。主从通信模式主站在得到令牌后可以与其从站进行通信，每个主站均可向从站发送或者读取信息，根据以上通信模式，实际操作过程中硬件的配置可以有：主-主，主从和混合结构。研究中使用西门子PLC建立PROFIBUS-DP主从通信结构。
3.通信系统建立与实验
通信系统的硬件组态和用户程序的编写首先在操作站中的SIMATIC STEP7软件环境中完成的。系统的硬件组态其中主站采用CPU412-2DP，从站采用CPU315-2DP来实现主从通信过程，本次通信过程中按照PROFIBUS-DP协议要求，采用的是RS-485传输技术，使用的是屏蔽双绞线电缆来连接各个站点。通信系统的拓扑结构如图1所示。编写程序实现数据的主从关系传输。
图1 PROFIBUS-DP主从网络结构
测量过程根据RS-485传输技术，在不同的通信速率下，主站和每个从站在不同的速率下进行通信。记录系统的通信时间，如图2所示，通信速率的设置对系统的实时性影响很大，对于实时性要求高的系统，要尽量采用高通信速率。而在同样的通信速率下，数据量越大，系统的实时性就越差。
图2 实时性与实验参数关系
4.结论
采用西门子PLC以及RS-485传输介质建立PROFIBUS-DP通信网络，在硬件基础上对网络工作的实时性进行实验，并根据实验正确的分析网络实时性在工作过程中如何选择传输参数，提高性能。
参考文献
[1]刘泽祥， 李媛. 现场总线技术. 北京：机械工业出版社[M]. 2011.
[2]周益明. PROFIBUS-DP现场总线通信研究及智能从站设计[D]. 南京：南京航空航天大学， 2005.
[3]催坚， 李佳. 西门子工业网络通信指南. 北京：机械工业出版社[M]. 2005
关键词：现场总线，PROFIBUS-DP，实时性
1引言
PROFIBUS是一种开放式的现场总线，主要用来实现现场模块与装置设备与PLC和PC机的数据传输，在工业过程自动化中该总线有着非常广泛的应用。随着工程技术的发展对于工业过程中的现场总线数据传输实时性要求不断提高，对PROFIBUS总线工作过程的实时性研究非常必要。根据PROFIBUS的应用特点可以分为PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PS、PROFIBUS-FMS三个兼容部分。本文中以PROFIBUS-DP为研究对象，设计PROFIBUS-DP通信硬件结构，在硬件基础上对硬件通信过程的实时性进行研究。
2.PROFIBUS-DP数据传输技术
PROFIBUS-DP协议定义了ISO/OSI模型的第1层和第2层，同时定义了用户接口层，并未使用3-7层，这种精简的结构确保了数据传输的高速有效。直接数据链路映像（DDLM，Direct Data Link Mapper）提供了访问第2层的用户接口，用户接口规定了用户和系统以及各类设备可以钓鱼的应用功能，并描述的各种设备的设备行为。
根据PROFIBUS协议规定，该总线使用的是总线存取协议，该协议通过第二层来实现，包括保证数据传输的可靠性以及传输协议和报文处理。在PROFIBUS协议中，第二层称为现场总线数据链路层（FDL，Fieldbus Data Link），其中介质存取控制（MAC，Medium Access Control）具体控制数据传输的程序，MAC确保在任何一个时间窗口内只有一个站点发送数据。
根据PROFIBUS协议的设计，满足介质存取控制的基本要，PROFIBUS-DP通信过程中支持单主站和多主站。主从通信模式主站在得到令牌后可以与其从站进行通信，每个主站均可向从站发送或者读取信息，根据以上通信模式，实际操作过程中硬件的配置可以有：主-主，主从和混合结构。研究中使用西门子PLC建立PROFIBUS-DP主从通信结构。
3.通信系统建立与实验
通信系统的硬件组态和用户程序的编写首先在操作站中的SIMATIC STEP7软件环境中完成的。系统的硬件组态其中主站采用CPU412-2DP，从站采用CPU315-2DP来实现主从通信过程，本次通信过程中按照PROFIBUS-DP协议要求，采用的是RS-485传输技术，使用的是屏蔽双绞线电缆来连接各个站点。通信系统的拓扑结构如图1所示。编写程序实现数据的主从关系传输。
图1 PROFIBUS-DP主从网络结构
测量过程根据RS-485传输技术，在不同的通信速率下，主站和每个从站在不同的速率下进行通信。记录系统的通信时间，如图2所示，通信速率的设置对系统的实时性影响很大，对于实时性要求高的系统，要尽量采用高通信速率。而在同样的通信速率下，数据量越大，系统的实时性就越差。
图2 实时性与实验参数关系
4.结论
采用西门子PLC以及RS-485传输介质建立PROFIBUS-DP通信网络，在硬件基础上对网络工作的实时性进行实验，并根据实验正确的分析网络实时性在工作过程中如何选择传输参数，提高性能。
参考文献
[1]刘泽祥， 李媛. 现场总线技术. 北京：机械工业出版社[M]. 2011.
[2]周益明. PROFIBUS-DP现场总线通信研究及智能从站设计[D]. 南京：南京航空航天大学， 2005.
[3]催坚， 李佳. 西门子工业网络通信指南. 北京：机械工业出版社[M]. 2005