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PROFIBUS自动化通信协议作用有哪些

 PROFIBUS的数据链路层

  PROFIBUS的协议结构见图2-5，图中，第2层称为现场总线数据链路层(Fieldbus Data Link，FDL)，规定了总线访问控制、数据安全性以及传输协议和报文的处理。

  PROFIBUS协议的设计满足了媒体控制的两个基本要求∶

  1)复杂的自动化系统(主站)之间的通信，在确切限定的时间间隔中，任何一个站点都有足够的时间来完成通信任务。

  2)PLC或PC与I/O外围设备(从站)之间的通信，应尽可能简单快速地完成数据的实时传输，因通信协议增加的数据传输时间应尽量少。

  图2-5 PROFIBUS协议结构

  PROFIBUS-DP采用混合的总线访问控制机制来实现上述目标(见图2-6)。它包括主站之间的令牌(Token)传递方式和主站与从站之间的主-从方式。令牌实际上是一条特殊的报文，它在所有的主站上循环一周的时间是事先规定的。主站之间构成令牌逻辑环，令牌传递

  仅在各主站之间进行。令牌按令牌环中各主站地址的升序在各主站之间依次传递。

  图2-6 PROFIBUS-DP的总线访问方式

  某个主站得到令牌报文后，该主站可以在一定的时间内执行主站工作。在这段时间内，它可以依照主-从通信关系表与所有的从站通信，也可以依照主-主通信关系表与所有的主站通信。令牌传递程序每个主站在一个确切规定的时间内得到总线访问权(即令牌)，来访问分配给该主站的从站。主站可以向从站发送数据，接收来自从站的数据。

  PROFIBUS-DP使用第1、2层和用户接口层，第3～7层未使用，这种精简的结构确保了高速的数据传输。用户接口规定了设备的应用功能、PROFIBUS-DP系统和设备的行为特性。直接数据链路映像程序DDLM提供对第2层的访问。

  在总线初始化和起动阶段，主站媒体访问控制(MAC)通过辨认主站来建立令牌环，自动地判定总线上所有主站的地址，并将它们的节点地址记录在主站表中。在总线运行期间，从令牌环中去掉有故障的主站，将新上电的主站加入到令牌环。

  PROFIBUS 媒体访问控制还可以监视传输媒体和收发器是否有故障，检查站点地址是否出错(例如地址重复)，以及令牌是否丢失或有多个令牌。

  PROFIBUS在第2层按照非连接的模式操作，除提供点对点逻辑数据传输外，还提供多点通信，其中包括广播及选择广播功能。

  DP主站与DP从站之间的通信基于主-从原理，DP主站按轮询表依次访问DP从站，主站与从站间周期性地交换用户数据。DP主站与DP从站之间的一个报文循环由DP主站发出的请求帧(轮询报文)和由DP从站返回的应答或响应帧组成。

为什么说PLC使用方便

 用PLC实现对系统的控制是非常方便的。这是因为：PLC控制逻辑的建立是程序,用程序代替硬件接线。编程序比接线，更改程序比更改接线，当然要方便得多！

其次PLC的硬件是高度集成化的，已集成为种种小型化的模块。而且，这些模块是配套的，已实现了系列化与规格化。种种控制系统所需的模块，PLC厂家多有现货供应，市场上即可购得。所以，硬件系统配置与建造也非常方便。

正因如此，用可编程序控制器才有这个"可"字。对软件讲，它的程序可编，也不难编。对硬件讲，它的配置可变，而且也易于变。

具体地讲，PLC有五个方面的方便：

（1）配置方便：可接控制系统的需要确定要使用哪家的PLC，那种类型的，用什么模块，要多少模块，确定后，到市场上定货购买即可。

（2）安装方便：PLC硬件安装简单，组装容易。外部接线有接线器，接线简单，而且一次接好后，更换模块时，把接线器安装到新模块上即可，都不必再接线。内部什么线都不要接，只要作些必要的DIP开关设定或软件设定，以及编制好用户程序就可工作。

（3）编程方便：PLC内部虽然没有什么实际的继电器、时间继电器、计数器，但它通过程序（软件）与系统内存，这些器件却实实在在地存在着。其数量之多是继电器控制系统难以想象的。即使是小型的PLC，内部继电器数都可以千计，时间继电器、计数也以百计。而且，这些继电器的接点可无限次地使用。PLC内部逻辑器件之多，用户用起来已不感到有什么限制。考虑的只是入出点。而这个内部入出点即使用得再多，也无关紧要。大型PLC的控制点数可达万点以上，哪有那么大的现实系统？若实在不够，还可联网进行控制，不受什么限制。PLC的指令系统也非常丰富，可毫不困难地实现种种开关量，以及模拟量的控制。PLC还有存储数据的内存区，可存储控制过程的所有要保存的信息。……总之，由于PLC功能之强，发挥其在控制系统的作用，所受的限制已不是PLC本身，而是人们的想象力，或与其配套的其它硬件设施了。

PLC的外设很丰富，编程器种类很多，用起来都较方便，还有数据，可监控PLC的工作。使用PLC的软件也很多，不仅可用类似于继电电路设计的梯形图语言，有的还可用BASIC语言、C语言，以至于自然语言。这些也为PLC编程提供了方便。

PLC的程序也便于存储、移植及再使用。某定型产品用的PLC的程序完善之后，凡这种产品都可使用。生产一台，拷贝一份即可。这比起继电器电路台台设备都要接线、调试，要省事及简单得多。

（4）维修方便：这是因为：

①PLC工作可靠，出现故障的情况不多，这大大减轻了维修的工作量。这在讲述PLC的第三个特点时，还将进一步介绍。

②即使PLC出现故障，维修也很方便。这是因为PLC都设有很多故障提示信号，如PLC支持内存保持数据的电池电压不足，相应的就有电压低信号指示。而且，PLC本身还可作故障情况记录。所以，PLC出了故障，很易诊断。同时，诊断出故障后排故也很简单。可按模块排故，而模块的备件市场可以买到，进行简单的更换就可以。至于软件，调试好后不会出故障，再多只要依据使用经验进行调整，使之完善就是了。

（5）改用方便：PLC用于某设备，若这个设备不再使用了，其所用的PLC还可给别的设备使用，只要改编一下程序，就可办到。如果原设备与新设备差别较大，它的一些模块还可重用。