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第1章 绪论1

1.1现场总线的概念及特点1

1.2Profibus现场总线的产生及发展历程2

1.2.1现场总线的产生背景2

1.2.2几种典型的现场总线技术3

1.2.3Profibus现场总线的发展历程5

1.3 Profibus现场总线技术概述6

1.3.1Profibus的特点6

1.3.2Profibus的协议类型7

1.3.3Profibus的应用领域7

1.4Profibus的现状及发展前景8

第2章Profibus总线协议结构10

2.1Profibus协议结构与OSI参考模型10

2.2Profibus传输技术（物理层，第1层）12

2.2.1用于DP/FMS的RS-485传输技术12

2.2.2DP和FMS光缆传输技术13

2.2.3用于PA的IEC1158-2传输技术14

2.2.4总线拓扑16

2.3现场总线数据链路层（第2层）19

2.3.1现场总线数据链路层19

2.3.2Profibus网络中的总线访问控制20

2.4Profibus-DP数据通信协议22

2.4.1DP设备类型22

2.4.2各类DP设备之间的数据通信23

2.4.3Profibus-DP的数据循环25

2.4.4Profibus-DP的其他基本功能28

2.4.5Profibus-DPV1扩展功能29

2.4.6电子设备数据文件（GSD）及DP行规29

2.5现场总线报文规范层FMS30

2.5.1Profibus-FMS30

2.5.2Profibus-FMS服务描述33

2.6Profibus-PA协议41

第3章Profibus-DP现场总线通信43

3.1Profibus-DP系统工作过程43

3.1.1主站和从站的初始化43

3.1.2总线上令牌环的建立43

3.1.3主站与从站通信的初始化43

3.2Profibus-DP的通信协议规范46

3.2.1Profibus-DP通信物理层规范47

3.2.2Profibus-DP通信数据链路层规范50

3.2.3Profibus-DP通信用户层64

3.3 Profibus-DP系统结构及通信扩展77

3.3.1Profibus-DP系统结构77

3.3.2通信扩展80

3.4 DP-V0报文详解83

3.4.1DP报文格式83

3.4.2改变从站地址报文84

3.4.3诊断请求及响应报文85

3.4.4参数设置请求及响应报文88

3.4.5组态请求及响应报文90

3.4.6数据交换及全局控制报文92

第4章DP用户程序接口97

4.1西门子PLC的Profibus总线通信基础97

4.1.1可编程控制器S7-300的DP接口97

4.1.2编程软件STEP799

4.1.3硬件组态与参数设置101

4.1.4带有Profibus-DP的范例项目106

4.2DP用户程序接口基础115

4.2.1有关DP的系统功能SFC115

4.2.2SIMATIC S7数据记录基础117

4.3DP用户数据通信和过程中断功能118

4.3.1用SFC14 DPRD DAT和SFC15 DPWRDAT交换连续的DP数据118

4.3.2用SFC11 DPSYC FR传送的SYNC和REEZE控制命令120

4.3.3用SFC7 DP PRAL触发DP主设备上的硬件中断122

4.4SFC的DP诊断功能123

4.4.1用SFC13“DPNRM＿DG”读取DP从设备的标准诊断数据123

4.4.2与DP相关系统状态表（SZL）123

4.4.3局部系统状态表的结构124

4.4.4用SFC51 RDSYSST读取局部系统状态表124

4.4.5可供使用的系统状态子表125

4.4.6 SFC51 RDSYSST的专用特性126

4.5读、写数据记录／参数126

4.5.1用SFC55 WR＿PARM写动态参数126

4.5.2用SFC56 WR＿DPARM在SDB中写入预定的数据记录／参数128

4.5.3用SFC57 PARM-MOD写来自SDB的全部预定的数据记录／参数129

4.5.4用SFC58 WR＿REC写数据记录／参数129

4.5.5用SFC59 RD＿REC读取数据记录131

4.6 Profibus式数据通信的典型方案132

4.6.1带有I/O访问命令的数据通信132

4.6.2交换连续的数据的实例133

4.6.3处理过程中断135

4.6.4在Ⅰ从设（S7-400）上生成硬件中断136

4.6.5传送数据记录和参数137

4.6.6用SFC55 WR＿PARM写动态参数137

4.6.7使用SFC56 WR＿DPARM改变模拟量输入模板的参数141

4.6.8为模拟输入模块测试参数随SFC56 WR＿DPAM而变化141

4.6.9SYNC/FREEZE141

4.6.10带有DP主设CPU315-2DP的SYNC和FREEZE的例子141

4.6.11用交叉通信交换数据144

第5章Profibus-DP智能从站接口的开发148

5.1Profibus-DP现场总线从站开发概述148

5.1.1Profibus-DP从站开发方案148

5.1.2用SPC3开发Profibus-DP从站的步骤149

5.1.3设备数据库文件（GSD）149

5.2Profibus-DP开发包4156

5.2.1开发包4（PACKAGE4）的组成157

5.2.2硬件安装160

5.2.3软件使用160

5.3从站通信控制器SPC3162

5.3.1 SPC3功能简介163

5.3.2 SPC3引脚介绍164

5.3.3 SPC3存储器分配及参数166

5.3.4 ASIC接口169

5.3.5 Profibus-DP接口175

5.3.6通用处理器总线接口185

5.3.7 UART186

5.3.8 Profibus接口186

5.3.9 Profibus-DP从站的状态机制186

5.4 Profibus-DP智能从站通信接口的开发198

5.4.1 Profibus-DP从站硬件设计198

5.4.2 Profibus-DP从站软件设计201

第6章 PA总线仪表接口开发213

6.1 Profibus-PA概述213

6.1.1 PA概述213

6.1.2 PA的技术特点213

6.1.3过程控制使用PA的优点214

6.2 Profibus-PA的通信协议214

6.2.1 DP-V1通信协议214

6.2.2 DP-V1的组成215

6.3 Profibus-PA行规215

6.3.1 PA设备行规结构215

6.3.2 PA设备中的数据及其通用功能块映射219

6.3.3设备管理目录举例224

6.4 DP-V 1报文详解226

6.4.1参数设置报文226

6.4.2组态报文228

6.4.3诊断报文229

6.4.4非循环通信MS1报文232

6.4.5非循环通信MS2报文237

6.5 Profibus-PA从站通信电路设计241

6.5.1智能协议芯片DPC31241

6.5.2通信接口的程序设计247

6.6 SIEMENS V1SL的编程结构251

6.6.1 SIEMNS V1SL固件简介251

6.6.2 SIEMNS V1SL功能252

6.7 Profibus-PA通信接口的系统连接及测试253

6.7.1实验系统的搭建253

6.7.2 Profibus-PA的通信测试254

第7章Profibus-PA行规257

7.1功能组件模型258

7.2积极参与制订行规的一些组织机构265

7.3以一个信号链为例子说明行规的功能266

7.3.1传感器特征值的表述266

7.3.2校准267

7.3.3线性化267

7.3.4初始值（Primary Value）的计算单位268

7.3.5测量值标度269

7.3.6测量值的过滤270

7.3.7极限值控制271

7.3.8操作方式272

7.3.9状态的构成273

7.3.10故障安全行为275

7.4与设备相关的特征数据与功能276

7.4.1可读的产品型号商标276

7.4.2 PA行规的写控制276

7.4.3在总线上进行的设备冷、热启动277

7.4.4仪表有效识别号（IDENT＿NUMBER）的切换277

7.5一般的行规定义与功能278

7.5.1块的结构278

7.5.2设备管理（Device Management）282

7.6调节值的输出284

7.7行规参数的访问机制285

7.7.1非循环数据交换285

7.7.2循环数据交换286

7.8 Profibus-PA行规V3.01的修改287

7.8.1浓缩状态和诊断（Condensed Status and Diagnose）287

7.8.2 I&M功能294

7.8.3安全（Safety）300

附录326

附表A S7300组织块一览表326

附录B Profibus I/O配置数据与“代码”对照表327

附录C Profibus智能从站参考硬件电路图330

参考文献332