PROFIBUS传输技术及看门狗原理
L4-PROFIBUS-DPV0报文
2008-3-16
Copyright by Wang Yonghua, ()
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PROFIBUS的 协议结构
3. 功能码（FC）
2008-3-16
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PROFIBUS的 协议结构
PROFIBUS的特征码（Character）由11位（bits）组成，即1个 起始位（起始位总为0），8个数据位，一个校验位和一个停止位 （停止位总为1）
2008-3-16
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DP各站的功能及通信
1. 功能
主站（主要指1类主站） 把输出数据送往从站，如果需要 的话也可以得到从站的输入数据。它的主要功能有：
控制托肯的传递； 负责把新的站点放入总线中； 和组态好的从站进行数据交换； 检测失败的从站； 监测定义好的总线时间； 监测组态从站的响应时间（包括重复传送报文）； 建立托肯传递站点之间的联系。
从站
2008-3-16
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DP各站的功能及通信 3. PROFIBUS-DP的通信形式
主/主通信时实现的功能
2008-3-16
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看门狗的时间是在参数配置报文中确定的。在每一次正常的通信 回合后，它都能被复位。如果有意外发生，看门狗时间溢出，则 从站状态机构自动返回到Wait_Prm状态，并把输出设置到安全 状态（根据从站是否支持故障安全模式而定）。
《PROFIBUS总线》课件
楼宇自动化
Profibus用于智能建筑和楼宇自动化系统，实现 照明、空调、安防等系统的集中控制和管理。
PART 02
Profibus总线的工作原 理
REPORTING
数据传输方式
串行通信
Profibus总线采用串行通信方式，数 据在总线上按位传输，按顺序排列。
Profibus总线技术将不断完善行业标准与规范，促进 技术的普及和应用。
详细描述
为了推动Profibus总线技术的普及和应用，相关的行 业标准和规范将不断完善，以确保技术的可靠性和互 操作性，同时也有助于技术的推广和交流。
THANKS
感谢观看
REPORTING
异步传输
Profibus总线采用异步传输方式，数 据传输速率可变，不受时钟信号控制 。
通信协议
主从结构
Profibus总线采用主从通信协议，主设备发起通信请求，从设备响应请求并发送数据。
寻址机制
Profibus总线采用寻址机制，主设备通过地址码选择从设备进行通信。
总线拓扑结构
线形结构
Profibus总线可以采用线形结构，设备串 联在总线上，首尾设备可连接至总线。
应用领域的拓展
总结词
Profibus总线技术的应用领域将不断拓展，从传统的制 造业向其他行业延伸。
详细描述
随着技术的进步和应用需求的增长，Profibus总线技术 的应用领域将不再局限于传统的制造业，而是向能源、 环保、城市管理等领域拓展，实现更广泛的自动化控制 和数据交互。
行业标准与规范
总结词
VS
树形结构
Profibus总线也可以采用树形结构，设备 并联在总线上，分支可连接至总线。
看门狗 原理
看门狗原理
看门狗（Watchdog）原理是一种计算机软件或硬件的保护机制，用来在发生软件或硬件故障时重新启动系统或某个应用程序，而不需要人工处理。
看门狗（Watchdog）原理具有检测功能以及处理功能，可以在系统检测到某种异常情况时采取合适的处理措施，避免造成进一步损害。
看门狗原理在类型上可分为硬件看门狗（HardwareWatchdog）和软件看门狗（SoftwareWatchdog），硬件看门狗是系统硬件板上安装的一种独立模块，而软件看门狗则是操作系统或应用程序中实现的一种保护机制。
硬件看门狗的工作原理主要是采用一个独立的定时计数器来控
制系统中的动作时间，如果一段时间内没有收到来自处理器的某种信号，即认为处理器出现异常，立即重新启动系统。
软件看门狗的工作原理和硬件看门狗相似，也是运行在系统中的一种独立服务，其主要功能是检测系统的运行情况，如果发现系统或某个程序或数据处理器出现错误，就会进行重新启动。
软件看门狗的优点是能够根据不同的需求，进行定制的设置，可以更好的满足不同的需求，而且不需要考虑硬件看门狗的空间限制。
看门狗原理是一种有效的系统保护机制，它能够及时发现系统故障，采取相应的处理措施，防止系统崩溃，损坏数据，从而节省人力物力投入和时间成本，让系统更加安全可靠，降低用户的风险。
- 1 -。
第5章 PROFIBUS通信原理资料
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现场总线原理及应用
4.1 PROFIBUS的通信模型
4.1.1 PROFIBUS协议组成 4.1.2 PROFIBUS 的通信模型概述 4.1.3 PROFIBUS 的通信方式概述
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现场总线原理及应用
4.1.2 PROFIBUS 通信协议模型
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现场总线原理及应用
4.3.2 PROFIBUS数据链路层服务
1.发送数据需应答（SDA）
2.发送数据无需应答（SDN）
3.发送并请求数据需回答（SRD）
4.循环地发送并请求数据需回答（CSRD）
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现场总线原理及应用
4.3.2 PROFIBUS数据链路层提供的数据传输服务
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现场总线原理及应用
4.2.1 FMS/DP 的物理层
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现场总线原理及应用
4.2.1 FMS/DP 的物理层 三、拓扑结构
PROFIBUS网络的拓扑结构可以采用总线型、环形以及 冗余等结构。使用双绞线作为传输介质时，一般采用总线 型结构。
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2020/9/10
现场总线原理及应用
4.3.1 PROFIBUS数据链路层概述
数据链路可以粗略地理解为数据通道。物理层要为终端 设备间的数据通信提供传输媒体及其连接。媒体是长期的， 连接是有生存期的。在连接生存期内，收发两端可以进行 不等的一次或多次数据通信。每次通信都要经过建立通信 联络和拆除通信联络的过程。这种建立起来的数据收发关 系就叫做数据链路.。
看门狗模块的工作原理
看门狗模块的工作原理一、引言作为一种常见的安防装置，看门狗模块在很多电子设备中发挥了重要作用。
然而，对于大多数人来说，看门狗模块的工作原理还比较陌生。
在本文中，我们将针对这一问题进行剖析。
二、看门狗模块的概述看门狗模块，也叫看门狗电路，是一种硬件设备，主要用于监控电子设备的运行状态。
当电子设备出现故障或运行超时等异常情况时，看门狗模块能够自动重启设备，避免设备长时间停机，增加设备的可靠性。
三、看门狗模块的原理看门狗模块主要由定时器、复位电路和控制电路三部分组成。
1. 定时器定时器是看门狗模块的核心部分，它负责记录电子设备的运行时间，同时也是看门狗模块触发重启的关键。
在设备正常运行期间，定时器会进行不断计时，一旦计时达到预设时间，定时器就会将对应信号发送给复位电路。
2. 复位电路复位电路是看门狗模块的重要组成部分，主要负责控制电子设备的重启和复位功能。
当复位电路接收到定时器的信号时，它会对电子设备进行重启，并对设备进行复位操作，以确保设备的正常运行。
3. 控制电路控制电路是看门狗模块的最外层保护壳，它能够协同定时器和复位电路实现对电子设备的监控和保护。
四、看门狗模块的应用场景看门狗模块的应用场景十分广泛，涉及到各个行业。
例如：通信、工业控制、医疗设备、服务器、嵌入式系统等。
在这些领域中，看门狗模块可以有效保障设备的稳定运行，同时也能够提高设备的效率和使用寿命。
五、结语总的来说，看门狗模块的工作原理相对简单，但对于电子设备的可靠性和稳定性来说却不可或缺。
在未来的日子里，随着科技水平的不断提高，看门狗模块也将会有更广泛的应用。
我们相信，通过不断探索和研究，看门狗模块将会更好的为社会发展和人类福祉做出贡献。
profibus总线原理
profibus总线原理
Profibus是一种常用的工业领域数字通信总线技术，其采用主/
从结构的通信方式。
下面将介绍Profibus总线的原理。
Profibus总线采用了串行的通信方式，数据通过总线以二进制
的形式传输。
在Profibus总线中，主站负责控制通信过程，从
站负责接收并响应主站的指令。
在通信开始时，主站会发出一个帧同步序列，用于同步所有从站的时钟。
接着，主站发送一个许可帧，从站收到许可帧后开始准备发送数据。
主站会根据需要发送一帧或多帧的数据，每一帧都包含有关目标从站和传输数据的信息。
从站在收到数据后，会进行CRC校验，以确保数据传输的准
确性。
如果校验通过，从站会发送一个确认帧通知主站数据已经接收成功。
如果校验不通过，主站会请求从站重传数据。
当所有数据传输完成后，主站会发送一个结束帧，用于通知从站数据传输的结束。
从站收到结束帧后，会进行确认，并准备接收下一次的通信。
Profibus总线基于CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）
的冲突检测机制，即在数据传输过程中，节点会对总线上的信号进行监听，如果有多个节点同时发送数据，就会发生冲突。
当发生冲突时，节点会停止发送，并等待一个随机时间后再重新发送。
这样可以避免多个节点同时发送数据导致的干扰问题。
总的来说，Profibus总线通过主/从结构、帧同步序列、CRC 校验和CSMA/CD机制实现了可靠的工业领域通信。
它被广泛应用于自动化系统、工厂自动化、过程控制等领域，提高了工业生产的效率和安全性。
ProfibusDP数据传递通信原理
简单Profibus/DP实验系统的组建引言：为了让更多刚接触到Profibus系统的朋友能对Profibus的网络架构及系统运行机制有一个整体的认识，笔者根据自身的运用经历编写这篇文章，以期望能带领各位读者快速进入到Profibus的世界。
本文所采用的系统是Siemens S7 300的CPU，加上ET200M并带AI和DI 模块，另加一Siemens MMX420变频器带Profibus接口板组成。
系统的目的是实五、PLC编程当网络组态工作正确完成之后，接下来继续进行PLC端梯形图的编程，S7 Manager提供了强大的PLC编程系统。
我们的任务是编写一个简单的梯形图程序，以能过ET200M上的DI和AI模块来对MMX Drives进行操作及参数访问。
DI模块用来对变频器进行启动，停止，正向，反向等控制操作，AI模块用来设定变频器的频率。
回到S7 Manager的主窗口，因为在Configure的过程中，我们已经加入了S7-300的CPU系统，故在右边的列表里已经多了一个CPU 315-2 DP。
现远程控制变频器启动，停止，及频率给定的操作，并实现变频器参数的访问。
按右图所示的路径点开列表，在最后的Blocks里面，有一个OB1，这是PLC主程序的入口模块，一般的程序都在此模块中进行设计，PLC程序也从此模块开始调用执行。
OB1模块打开，如图所示。
这时便可以在此窗口进行PLC程序的设计。
有关S7-300PLC 的指令列表请参阅详细的手册，在此不再详述。
梯形图是一种最直观的PLC程序设计语言，使用即方便也便于维护。
我们先产生一个永远为True的变量M0.0。
梯形图程序必须存在一个Input和一个Output，故我们在很多地方会使用M0.0来作为永远为True的Input。
现在我们要实现变频器的启动操作，根据ET200M模块上挂接的DI模块，确定其输入端子上的接线方法，然后接上数字输入信号。
SM321 DI模块使用24VDC 信号输入。
PROFIBUS现场总线的通信原理
PROFIBUS现场总线的通信原理PROFIBUS是一种用于工业自动化领域的现场总线通信协议，它具有高可靠性、高性能和广泛适应性的特点。
PROFIBUS采用串行通信方式，在现场设备和控制器之间传输数据，支持实时控制、远程诊断和设备管理等功能。
下面将详细介绍PROFIBUS的通信原理。
首先，PROFIBUS采用主-从式通信结构，主站负责组织和控制整个网络，从站负责接收和响应主站的指令。
主站可以是一个控制器，例如PLC或DCS；从站则是各种各样的现场设备，例如传感器、执行器和驱动器等。
通信过程中，主站发送指令和请求给从站，从站根据指令执行相应的操作，并将结果返回给主站。
主站可以使用轮询方式和点对点通信方式与从站进行通信。
在轮询方式中，主站按照一定的顺序逐个轮询从站，发送指令并接收响应。
在点对点通信方式中，主站直接与一些从站进行通信，这种方式适用于需要快速响应的实时控制应用。
PROFIBUS的通信过程分为数据通信和配置通信两个阶段。
在数据通信阶段，主站发送数据给从站，从站执行相应的操作并返回数据。
数据通过物理层的电缆线路传输，可以采用不同的物理层介质，例如RS485、Fiber Optic和PROFIBUS PA等。
在数据传输过程中，PROFIBUS使用分段传输技术将数据按照帧的形式进行传输，每个帧包括起始码、帧头、数据域、CRC校验和帧尾等字段。
在配置通信阶段，主站与从站进行参数的配置和诊断信息的交换。
主站可以配置从站的通信地址、数据传输速率和通信周期等参数，从而实现对从站的管理和控制。
主站还可以向从站发送诊断命令，获取从站的运行状态和故障信息，实现设备的远程诊断和维护。
为了保证通信的可靠性和实时性，PROFIBUS采用了一系列的通信协议和机制。
例如，PROFIBUS DP（Decentralized Peripherals）协议用于高速数据传输；PROFIBUS PA（Process Automation）协议用于现场仪器设备的连接和控制；PROFIsafe协议用于安全相关的应用；PROFIenergy 协议用于能源管理等。
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PROFIBUS数据传输技术
PROFIBUS提供了三种数据传输类型：（1）用于DP和FMS的RS485传输。
（2）用于PA的IEC1158－2传输。
（3）光纤1．用于DP／FMS的RS485传输技术由于DP与FMS系统使用了同样的传输技术和统一的总线访问协议，因而，这两套系统可在同一根电缆上同时操作。
RS-485传输是PROFIBUS最常用的的一种传输技术。
这种技术通常称之为H2。
采用的电缆是屏蔽双绞铜线。
RS-485传输技术基本特征：（1）网络拓扑：线性总线，两端有有源的总线终端电阻。
（2）传输速率：9.6K bit /s12M bit/ s （3）介质：屏蔽双绞电缆，也可取消屏蔽，取决于环境条件（EMC）。
（4）站点数：每分段32个站（不带中继），可多到127个站（带中继）。
（5）插头连接：最好使用9针D型插头。
2．RS －485传输设备安装要点（1）全部设备均与决线连接。
（2）每个分段上最多可接32个站（主站或站）。
（3）每段的头和尾各有一个总线终端电阻，确保操作运行不发生误差。
两个总线终端电阻必须永远有电源。
（4）当分段站超过32个时，必须使用中继器用以连接各总线段。
串联的中继器一般不超过3个。
（注：中继器没有站地址，但被计算机在每段的最多站数中）（5）电缆最大长度取决于传输速率。
如使用A型电缆，则传输速率与长度如下：波特率：（K bit/s）9.6 19.2 93.75 187.5 500 1500 1200 距离／段（M）1200 1200 1200 1000 400 200 100 （6）A型电缆参数：阻抗：135－165Ω 电容：＜30 pf / m 回路电阻：110Ω 线规：0.64mm 导线面积：＞0.34mmΩ （7）RS－485的传输技术的PROFIBUS网络最好使用9针D型插头。
（8）当连接各站时，应确保数据线不要拧绞，系统在高电磁发射环境（如汽车制造业）下运行应使用带屏蔽的电缆,屏蔽可提高电磁兼容性（EMC）。
（9）如用屏蔽编织线和屏蔽箔，应在
两端与保护接地连接，并通过尽可能的大面积屏蔽接线来复盖，以保持良好的传导性。
另外建议数据线必须与高压线隔离。
（10）超过500K bit/s的数据传输速率时应避免使用短截线段，应使用市场上现有的插头可使数据输入和输出电缆直接与插头连接，而且总线插头连接可在任何时候接通或断开而并不中断其它站的数据通信。
3用于PA的IEC1158－2传输技术（1）数据IEC1158－2的传输技术用于PROFIBUS－PA，能满足化工和石油化工业的要求。
它可保持其本征安全性，并通过总线对现场设备供电。
（2）IEC1158－2是一种位同步协议，可进行无电流的连续传输，通常称为H1。
（3）IEC1158－2技术用于PROFIBUS－PA，其传输以下列原理为依据：①．每段只有一个电源作为供电装置。
②．当站收发信息时，不向总线供电。
③．每站现场设备所消耗的为常量稳态基本电流。
④．现场设备其作用如同无源的电流吸收装置。
⑤．主总线两端起无源终端线作用。
⑥．允许使用线性．树型和星型网络。
⑦．为提高可靠性，设计时可采用冗余的总线段。
⑧．为了调制的目的，假设每个部线站至少需用10mA基本电流才能使设备启动。
通信信号的发生是通过发送设备的调制，从±9mA到基本电流之间。
（4）IEC1158－2传输技术特性：①．数据传输：数字式．位同步．曼彻斯特编码。
②．传输速率：31.25K bit /s，电压式。
③．数据可靠性：前同步信号,采用起始和终止限定符避免误差。
④．电缆：双绞线，屏蔽式或非屏蔽式。
⑤．远程电源供电：可选附件，通过数据线。
⑥．防爆型：能进行本征及非本征安全操作。
⑦．拓扑：线型或树型，或两者相结合。
⑧．站数：每段最多32个，总数最多为126个。
⑨．中继器：最多可扩展至4台。
4．IEC1158传输设备安装要点（1）分段藕合器将IEC1158－2传输技术总线段与RS－485传输技术总线段连接。
藕合器使RS－485信号与IEC1158－2信号相适配。
它们为现场设备的远程电源供
电，供电装置可限制IEC1158－2总线的电流和电压。
（2）PROFIBUS－PA的网络拓扑有树型和线型结构，或是两种拓扑的混合。
（3）现场配电箱仍继续用来连接现场设备并放置总线终端电阻器。
采用树型结构时连在现场线分段的全部现场设备都并联地接在现场配电箱上。
(4)建议使用下列参考电缆，也可使用更粗截面导体的其它电缆。
①．电缆设计：双绞线屏蔽电缆②．导线面积（额定值）：0.8mm2(AWG18) ③．回路电阻（直流）：44Ω／Km ④．阻抗（31.25千赫时）：100Ω±20％⑤．39千赫时衰减：3dB/Km ⑥．电容不平衡度：2nF/Km （5）主总线电缆的两端各有一个无源终端器，内有串联的RC 元件，R＝100Ω，C＝1цF。
当总线站极性反向连接时，它对总线的功能不会有任何影响。
（6）连接到一个段上的站数目最多是32个。
如果使用本征安全型及总线供电，站的数量将进一步受到限制。
即使不需要本征安全性，远程供电装置电源也要受到限制。
（7）线路最长长度的确定，根据经验先计算一下电流的需要，根据以下参数（2－2）选用一种供电电源单元，再根据以下参数中（2－3）线的长度确定选用哪种电缆。
（2－2）：标准供电装置（操作值）型号应用领域供电电压供电最大电流最大功率典型站数ⅠEEx ia/ibⅡC 13.5V 110mA 1.8W 8 ⅡEEx ia/IbⅡC 13.5V 110mA 1.8W 8 ⅢEEx ia/IbⅡB 13.5V 250mA 4.2W 22 Ⅳ不具有本征安全24V 500mA 12W 32 （备注：假设每个设备耗电10mA。
）（２－３）：IEC1158-2传输设备的线路长度供电装置Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型Ⅳ型Ⅴ型Ⅵ型供电电压（Ｖ）13.5 13.5 13.5 ２４２４２４Σ所需电流（mA）≤110 ≤110 ≤250 ≤110 ≤250 ≤500 Ｑ＝0.8mm2的导线长度（m）≤900 ≤900 ≤400 ≤1900 ≤1300 ≤650 Ｑ＝1.5mm2的导线长度（m）≤1000 ≤1500 ≤500 ≤1900 ≤1900 ≤1900 (8)外接电源：如果外接电源设备，根据EN500200标准带有适当的隔离装置，将总线供电设备与外接电源设备连在
本征安全总线上是允许的。
5.光纤传输技术（１）PROFIBUS系统在电磁干扰很大的环境下应用时，可使用光纤导体,以增加高速传输的距离。
（２）可使用两种光纤导体，一是价格低廉的塑料纤维导体，供距离小于50米情况下使用，另一种是玻璃纤维导体，供距离小于1公里米情况下使用。
（３）许多厂商提供专用总线插头可将RS－485信号转换成导体信号或将光纤导体信号转成RS-485信号。
看门狗工作原理
器是否配置给看门狗使用，可以通过用户程序定义选项寄存器OPTION KEG的PSA位进行设置。