第6章PROFIBUS-PA

1、2007.2 V2.0现场总线技术及应用教程1现场总线技术现场总线技术第六章第六章 PROFIBUS-PA及及DP-V1 Delivered by Dr. GAO FengTel: +86 (451) 82518714Email: 2007.2 V2.0现场总线技术及应用教程2本章内容本章内容 6.1 PROFIBUS-PA概述概述6.2 PA的通信协议的通信协议6.3 PA的系统结构的系统结构6.4 PROFIBUS-PA的行规的行规6.5 DP-V1报文详解报文详解6.6 现场总线本质安全概念（现场总线本质安全概念（FISCO） PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1

2、DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程36.1 PROFIBUS-PA概述概述 1. PA概述概述n出现：市场的需要，技术发展的需要。出现：市场的需要，技术发展的需要。nPA是专为过程控制应用而设计，通俗的理解就是它取代了过程是专为过程控制应用而设计，通俗的理解就是它取代了过程控制中传统的控制中传统的420mA标准信号标准信号。它是。它是DP的延伸和扩展，所以的延伸和扩展，所以PA的通信协议也称为的通信协议也称为DP-V1，它和，它和DP-V0可以同时存在于一个可以同时存在于一个系统中。系统中。n过程控制的主要特点是以模拟量控制为主，各种控制参数、报过程控制的主要特点是以模拟量

3、控制为主，各种控制参数、报警参数较多，系统对安全性要求较高。在警参数较多，系统对安全性要求较高。在PA中，从它的通信模中，从它的通信模型、通信协议和行规里都体现了适合于过程控制要求的特点。型、通信协议和行规里都体现了适合于过程控制要求的特点。nPA中使用了总线供电方式，引入了现场总线中使用了总线供电方式，引入了现场总线本质安全本质安全概念概念（FISCO），使其可以方便地应用于存在爆炸危险的场合。），使其可以方便地应用于存在爆炸危险的场合。PA完全符合要求最严格的化学工业过程控制的需要，同时也在完全符合要求最严格的化学工业过程控制的需要，同时也在污水处理、石化、电力等过程控制的行业得到了广泛的

4、应用。污水处理、石化、电力等过程控制的行业得到了广泛的应用。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程46.1 PROFIBUS-PA概述概述 4-20mA 一般仪器仪表信号电流都为4-20mA，指最小电流为4mA,最大电流为20mA 。 在工业现场，用仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对

5、噪声并不敏感。 420mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA和高于20mA的信号用于各种故障的报警。那么为什么选择4-20mA而不是0-20mA呢？为了减少接线的复杂性，传感器选择2线要比多线简单的多，2线既要传输信号，又要给传感器供电，所以设计者从中窃取4mA电流给传感器放大电路供电，这样4-20mA的标准就确定了。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程56.1 PROFIBUS-PA概述概述 本质安全本质安全 本质安全源于按GB3836.1-2000标准生产，专供煤矿井下使用

6、的防爆电器设备的分类，防爆电器分为隔爆型隔爆型、增安增安型型、本质安全型本质安全型等种类，本质安全型电器设备的特征是其全部电路均为本质安全电路本质安全电路，即在正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物爆炸性混合物的电路。也就是说该类电器不是靠外壳防爆和充填物防爆，而是其电路在正常使用或出现故障时产生的电火花或热效应的能量小于0.28mJ, 即瓦斯浓度为8.5%（最易爆炸的浓度）最小点燃能量。 本质安全防爆方法是利用安全栅安全栅技术将提供给现场仪表的电能量限制在既不能产生足以引爆的火花，又不能产生足以引爆的仪表表面温升温升的安全范围内，从而消除引爆源的防爆方法。

7、 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程66.1 PROFIBUS-PA概述概述 1. PA的技术特点的技术特点nPA使用使用同步传送技术同步传送技术IEC611582，通过总线供电模式，通过总线供电模式，PA可以在可以在有爆炸危险的场合使用；有爆炸危险的场合使用；曼彻斯特总线供电（曼彻斯特总线供电（MBP）技术）技术允许数字允许数字信号和设备电源通过同一电缆传送，符合在危险场合设备使用的规信号和设备电源通过同一电缆传送，符合在危险场合设备使用的规定定 ，所以可在，所以可在Zone0Zone2区域使用；区域使用；nPA

8、使用使用DP-V1通信协议进行通信通信协议进行通信。DP-V1是是DP-V0的扩展，不仅有的扩展，不仅有循环数据通信，还有非循环数据通信：循环数据通信完成一般的数据循环数据通信，还有非循环数据通信：循环数据通信完成一般的数据测量值和设备的实时状态等数据的交换，保证了控制的快速性；非循测量值和设备的实时状态等数据的交换，保证了控制的快速性；非循环数据交换主要用于过程数据的上下限范围设定值、报警防卫设定值，环数据交换主要用于过程数据的上下限范围设定值、报警防卫设定值，以及制造商的一些特殊数据的通信。以及制造商的一些特殊数据的通信。n PA在从站设备的行规在从站设备的行规中定义了应具有的特性，从而保

9、证了不同设备中定义了应具有的特性，从而保证了不同设备制造商产品的互操作性和互换性；制造商产品的互操作性和互换性；n在在PA的从站设备中，使用了的从站设备中，使用了GSD、EDDL、FDT/DTM，方便了设备，方便了设备的管理，并奠定了优化资源管理的基础。的管理，并奠定了优化资源管理的基础。nPA使用使用FISCO模式模式，使得本质安全网络得以延伸；，使得本质安全网络得以延伸； PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程76.1 PROFIBUS-PA概述概述 1. 过程控制使用过程控制使用PA的好处的好处n减少了各种费用：

10、节省了安装和电缆的使用，维修费用降减少了各种费用：节省了安装和电缆的使用，维修费用降低，本质安全部分费用降低；低，本质安全部分费用降低；n投资可以得到保护：统一的标准，认证的设备，不依赖于投资可以得到保护：统一的标准，认证的设备，不依赖于任何制造商的产品；任何制造商的产品；n高品质的服务：完善的在线诊断手段，大量可供选择、可高品质的服务：完善的在线诊断手段，大量可供选择、可互换的设备；互换的设备；n优化资源管理：新旧产品可兼容。优化资源管理：新旧产品可兼容。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程86.2 PA的通信协

11、议的通信协议 1. 回顾：回顾：PROFIBUS的通信协议模型的通信协议模型nFMS、DP和和PA的的数据链路层数据链路层完全完全相同相同，即它们的数据通讯基本协议，即它们的数据通讯基本协议是相同的，它们可以存在于同一个网络中；是相同的，它们可以存在于同一个网络中；nPA的物理层使用的物理层使用MBP（IEC61158-2)技术，技术，PA也使用也使用DP-V0的基本的基本报文协议报文协议，所以，所以DP和和PA可以互相通讯。可以互相通讯。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程96.2 PA的通信协议的通信协议1.

12、IEC61158-2的技术特点的技术特点n基于基于IEC61158-2的同步传送技术的特点主要有：的同步传送技术的特点主要有：l数据传送数据传送：其方式为数字式、位同步、电压模式，固定的波特率：其方式为数字式、位同步、电压模式，固定的波特率31.25kbit/s，曼彻斯特编码。，曼彻斯特编码。l数据可靠性数据可靠性：采用前同步信号和起、止界定符来避免差错。：采用前同步信号和起、止界定符来避免差错。l电缆电缆：使用双绞线屏蔽电缆（视使用场合而定）。：使用双绞线屏蔽电缆（视使用场合而定）。l爆炸场合的保护爆炸场合的保护：本质安全（：本质安全（Ex ia/ib），），l远程供电远程供电：通过总线对站

13、供电。：通过总线对站供电。l连接网络连接网络：可以是线型、树型、星型或混合型。：可以是线型、树型、星型或混合型。l站点数量站点数量：总的站点数量可达：总的站点数量可达126个，每段可达个，每段可达32个，具体数量个，具体数量要根据系统总的电流损耗量而定。要根据系统总的电流损耗量而定。l电缆长度电缆长度：最长可达：最长可达1900m，在危险区域最长可达，在危险区域最长可达1000m。l中继器中继器：最多可扩展至：最多可扩展至4台，使用中继器可使电缆距离延伸到台，使用中继器可使电缆距离延伸到10km。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场

14、总线技术及应用教程106.2 PA的通信协议的通信协议 3. DP-V1通信协议的特点通信协议的特点n总线存取：主站之间采用令牌传递方式，主站和从站之间采用轮询方式。总线存取：主站之间采用令牌传递方式，主站和从站之间采用轮询方式。n通信：通信：单一传送和广播服务；单一传送和广播服务；一般数据交换采用循环通信方式；一般数据交换采用循环通信方式；报警、诊断和参数设定采用非循环通信方式。报警、诊断和参数设定采用非循环通信方式。n实现功能：实现功能：主站与从站之间实时数据进行循环交换；主站与从站之间实时数据进行循环交换；动态激活和解除从站；动态激活和解除从站；分析从站组态；分析从站组态；通过总线实现从

15、站的地址设定；通过总线实现从站的地址设定；每个从站的输入和输出数据可多达每个从站的输入和输出数据可多达244字节。字节。n系统安全保证：系统安全保证：所有信息的海明距离（所有信息的海明距离（HD）为）为4；从站的响应监测可识别主站的异常从站的响应监测可识别主站的异常从站的从站的I/O存取保护可阻止非授权主站进入；存取保护可阻止非授权主站进入；看门狗定时器的设置。看门狗定时器的设置。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程116.2 PA的通信协议的通信协议1. DP-V1的组成的组成n它是它是DP-V0的扩展版本。的扩

16、展版本。nDP-V1组成：包括组成：包括循环数据交换循环数据交换和专为过程控制而设计的和专为过程控制而设计的非循环数据非循环数据交换交换。n非循环数据：包括过程参数的上下限和报警范围，以及制造商的一些非循环数据：包括过程参数的上下限和报警范围，以及制造商的一些特殊数据。在非循环数据交换中，特殊数据。在非循环数据交换中，1类主站和从站之间的非循环通信类主站和从站之间的非循环通信称为称为MS1通信；通信；2类主站和从站之间的非循环通信称为类主站和从站之间的非循环通信称为MS2通讯。所通讯。所以以DP-V1的通信由循环通信的通信由循环通信MS0和非循环通信和非循环通信MS1、MS2组成。组成。n典型

17、的典型的DP-V1的总线循环周期：的总线循环周期： PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程126.3 PA的系统结构的系统结构1. 概述概述n在在PROFIBUS系统网络中，系统网络中，PA的设备必须由的设备必须由DP段的主站控制，所以段的主站控制，所以PA网段必须接入网段必须接入DP网段才能组成完整的网段才能组成完整的PROFIBUS 网络。网络。nPA段的设备的拓扑形式可以是线型、树型，或它们的混合形式。段的设备的拓扑形式可以是线型、树型，或它们的混合形式。l线型连接时，各个从站设备直接挂接在线型连接时，各个从站设

18、备直接挂接在PA总线上；总线上；l树型连接时，数个从站设备可以从一个分配器上接线，该分配器树型连接时，数个从站设备可以从一个分配器上接线，该分配器连接在连接在PA总线上。总线上。n每一个每一个PA段的从站设备数量最多为段的从站设备数量最多为32个，但受消耗电流总量的限制个，但受消耗电流总量的限制和使用场合的影响，一般要少于这个数目。和使用场合的影响，一般要少于这个数目。nDP和和PA的物理层不同：的物理层不同：lDP一边是一边是RS485、异步、异步NRZ编码、波特率可变；编码、波特率可变；lPA一边是一边是IEC1158-2、同步、同步Manchester编码、波特率固定为编码、波特率固定为

19、31.25Kbit/s。l所以他们之间必须通过一个转换设备连接，这个转换设备就是所以他们之间必须通过一个转换设备连接，这个转换设备就是耦耦合器合器或或连接模块连接模块，它在，它在PA网络中非常重要。网络中非常重要。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程136.3 PA的系统结构的系统结构1. 耦合器及其使用耦合器及其使用n使用耦合器时，使用耦合器时，DP段的波特率也不能太高，一般为段的波特率也不能太高，一般为45.45Kbit/s或或93.65Kbit/s。（ DP段波特率固定）段波特率固定）n耦合器不占用设备地址，

20、耦合器不占用设备地址，PA段的从站设备的地址和段的从站设备的地址和DP段的设备一起段的设备一起统一编排，他们之间的地址不能重叠。统一编排，他们之间的地址不能重叠。（地址不能重叠）（地址不能重叠）n使用耦合器时，主站的参数设置必须正确，即按规定的数据设置。使用耦合器时，主站的参数设置必须正确，即按规定的数据设置。n耦合器使用举例（图耦合器使用举例（图6-3 / 第二版第二版 图图3-38） PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程146.3 PA的系统结构的系统结构1. 连接模块及其使用连接模块及其使用n使用连接模块时，该

21、连接模块要占用一个使用连接模块时，该连接模块要占用一个DP网络中的从站地址，它网络中的从站地址，它和连接在它下面的和连接在它下面的PA设备一起就像一个设备一起就像一个DP从站一样，但它对从站一样，但它对PA从站从站来说又是一个主站。来说又是一个主站。PA部分的设备地址可以和部分的设备地址可以和DP部分的设备地址重部分的设备地址重叠。叠。（地址可重叠）（地址可重叠）n使用连接模块时，使用连接模块时，DP可以在各种允许的波特率下运行。一个连接模可以在各种允许的波特率下运行。一个连接模块中通常集成多个即插式耦合器去驱动几个块中通常集成多个即插式耦合器去驱动几个PA网段。但网段。但PA部分从站部分从站

22、设备的组态比使用耦合器要复杂一些。设备的组态比使用耦合器要复杂一些。（ DP段可在各种允许的波特段可在各种允许的波特率下运行）率下运行）n一般情况下，使用耦合器要比使用连接模块要多。一般情况下，使用耦合器要比使用连接模块要多。n连接模块使用举例（图连接模块使用举例（图6-4 / 第二版第二版 图图3-39） PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程156.4 PA的行规的行规1.概述概述n 行规及行规的作用行规及行规的作用l 独立于任何制造商独立于任何制造商l 互换性和互操作性互换性和互操作性l 定义了不同类型的过程控制

23、设备的性能、参数规范等定义了不同类型的过程控制设备的性能、参数规范等n PA设备行规包括设备行规包括通用要求通用要求和和设备数据单设备数据单两个文本两个文本l 通用要求部分通用要求部分包括所有设备类型的现行有效的技术规范；包括所有设备类型的现行有效的技术规范；l 设备数据单设备数据单包括一些特殊设备类别的已认可的技术规范。包括一些特殊设备类别的已认可的技术规范。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程166.4 PA的行规的行规1. PA装置中的块模型装置中的块模型 在过程控制设计中，人们常用在过程控制设计中，人们常用

24、块块来描述某个控制点上的一个测量点来描述某个控制点上的一个测量点或或多个测量点的特性和功能，并且通过这些类型的块的组合来表达一个自多个测量点的特性和功能，并且通过这些类型的块的组合来表达一个自动化应用。块的使用保证了设备的互换性和开放性。动化应用。块的使用保证了设备的互换性和开放性。n块的类型：块的类型：物理块、变送块、功能块、设备管理器物理块、变送块、功能块、设备管理器 1）物理块（）物理块（Physical Block，PB）l 作用：包含位设备到出厂时的设定值，记录应用过程、安装信息作用：包含位设备到出厂时的设定值，记录应用过程、安装信息等；包含设备的特征数据，如设备名称、制造厂商、软硬

25、件版本等；包含设备的特征数据，如设备名称、制造厂商、软硬件版本号、设备序列号，以及制造商的一些特殊诊断信息等。号、设备序列号，以及制造商的一些特殊诊断信息等。l 物理块所包含的信息都是独立于测量和执行过程的，保证了功能物理块所包含的信息都是独立于测量和执行过程的，保证了功能块、变送块和设备的硬件无关；块、变送块和设备的硬件无关；l 每个设备只能有一个物理块。每个设备只能有一个物理块。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程176.4 PA的行规的行规 2、PA装置中的块模型装置中的块模型 2）变送块（）变送块（Tran

26、sducer Block，TB）l 由传感器传送过来的信号经过处理后传递到功能块中；或由功能块过由传感器传送过来的信号经过处理后传递到功能块中；或由功能块过来的数据结果还原后送到执行器去，控制执行器的动作；来的数据结果还原后送到执行器去，控制执行器的动作；l 变送块提供一个把传感器、执行器和功能块隔离的独立接口，变送块变送块提供一个把传感器、执行器和功能块隔离的独立接口，变送块中的数据反映的是正在采集到的现场数据；或是即将输出给执行器的中的数据反映的是正在采集到的现场数据；或是即将输出给执行器的控制数据；控制数据；l 变送块中包含处理所需要的全部数据，如果系统中不需要这些处理，变送块中包含处理

27、所需要的全部数据，如果系统中不需要这些处理，那么可以不要那么可以不要TB。 3）功能块（）功能块（Function Block，FB）l 对传感器测量设备来说：在传送到控制系统之前对测量值进行最终处对传感器测量设备来说：在传送到控制系统之前对测量值进行最终处理所需要的所有数据都包含在理所需要的所有数据都包含在FB中；中；l 对执行器来说：在控制系统对其进行控制之前，对其进行控制所需要对执行器来说：在控制系统对其进行控制之前，对其进行控制所需要的所有数据也包含在的所有数据也包含在FB中。中。l 其主要功能是对这些数据进行一些智能化的处理。其主要功能是对这些数据进行一些智能化的处理。 PROFIB

28、US-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程186.4 PA的行规的行规1. PA装置中的块模型装置中的块模型 4）设备管理器（）设备管理器（Device Manager，DM）l 用来描述设备的结构和组织；用来描述设备的结构和组织；l 内容包含数据字典或数据一览表内容包含数据字典或数据一览表:设备中块和块中的数设备中块和块中的数据存放位置、每个块中有多少项目等；据存放位置、每个块中有多少项目等；n 一个设备可以是单通道的一个设备可以是单通道的(图图6-5); 也可以是多通道的也可以是多通道的(图图6-6);n PB、TB和和FB等块中

29、的参数摆放次序和语义等都在行规等块中的参数摆放次序和语义等都在行规中进行了规定，块中的参数用来实现各种各样的装置功能。中进行了规定，块中的参数用来实现各种各样的装置功能。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程196.4 PA的行规的行规1. PA行规中的信号链行规中的信号链n PA设备中信息处理的步骤和处理过程可以设备中信息处理的步骤和处理过程可以用用“信号链信号链”表示表示n 设备中过程控制变量的处理过程如图：设备中过程控制变量的处理过程如图： 信号链的划分分两个子过程：信号链的划分分两个子过程：1）测量（对传感器

30、）测量（对传感器）/执行（对执行器）执行（对执行器） ：主要完成的功能是对参数进行校准、线性主要完成的功能是对参数进行校准、线性化、定标换算，它包含在化、定标换算，它包含在变送块变送块中；中；2）预处理测量值（对传感器）预处理测量值（对传感器） /后处理设置后处理设置（对执行器）（对执行器） ：主要完成的功能是对参数：主要完成的功能是对参数进行筛选、限定值控制、故障安全行为、进行筛选、限定值控制、故障安全行为、运行模式选择，它包含在运行模式选择，它包含在功能块功能块中。中。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程206

31、.4 PA的行规的行规 3.PA行规中的信号链行规中的信号链n 校准功能：使输出值适合测量范围，确定好高校准点和低校准点后，即可校准功能：使输出值适合测量范围，确定好高校准点和低校准点后，即可确定转换后测量值输出的标准范围：标准上限对应高校准点，标准下限对确定转换后测量值输出的标准范围：标准上限对应高校准点，标准下限对应低校准点。应低校准点。n 限值检查控制：设置测量参数的上限警告值、下限警告值、上限报警值和限值检查控制：设置测量参数的上限警告值、下限警告值、上限报警值和下限报警值，有了该环节，就可以检查出实时测量值是否超出限值范围。下限报警值，有了该环节，就可以检查出实时测量值是否超出限值范

32、围。n 值状态：值的状态信息被附加到测量值上，这些信息说明了测量值的质量值状态：值的状态信息被附加到测量值上，这些信息说明了测量值的质量好坏，在制定给每个质量等级的子状态提供的附加信息有：好坏，在制定给每个质量等级的子状态提供的附加信息有：l好好l 不好不好l不确定不确定n 故障安全特性：如果在测量链中出现了错误，则将设备的输出设置为用户故障安全特性：如果在测量链中出现了错误，则将设备的输出设置为用户可以定义的值。可以定义的值。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程216.4 PA的行规的行规1. PA设备中的数据设

33、备中的数据n PA中的数据分循环数据和非循环数据中的数据分循环数据和非循环数据l 循环数据：循环数据：l 非循环数据：非循环数据：n 非循环数据的地址安排采用槽号（非循环数据的地址安排采用槽号（slot）和索引（）和索引（index）相结合的方）相结合的方法编排。槽号表示模块，索引表示属于此模块的数据块，每个数据块最法编排。槽号表示模块，索引表示属于此模块的数据块，每个数据块最多多244个字节。个字节。n 设备管理器用来管理这些数据的编排，它包含了所有数据编址的信息。设备管理器用来管理这些数据的编排，它包含了所有数据编址的信息。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP

34、-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程226.4 PA的行规的行规1. PA设备中的数据设备中的数据n 使用使用槽号槽号和和索引号索引号来编址来编址1）复杂的模块化设备：槽号被分配给）复杂的模块化设备：槽号被分配给模块，模块号从模块，模块号从1号开始，按升序连续编号开始，按升序连续编排。一般来说，排。一般来说，槽号槽号0中的索引中的索引16-41用于用于存放设备本身的数据。存放设备本身的数据。2）简单设备：可能只有一个）简单设备：可能只有一个TB和和FB，它的数据一般放在它的数据一般放在槽号槽号1中的索引中的索引141166里里。3）设备管理器设备管理器的数据总是放在的数据总是放在

35、槽号槽号1的的索引索引013里里。设备管理器用来管理这些。设备管理器用来管理这些数据的编排，它包含了所有数据编址的信数据的编排，它包含了所有数据编址的信息。息。4）紧凑型设备：可作为一个虚拟模块）紧凑型设备：可作为一个虚拟模块装置来对待，也使用槽号和索引来编址。装置来对待，也使用槽号和索引来编址。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程236.4 PA的行规的行规1. PA的数据表示的数据表示n PA设备中的测量值参数用设备中的测量值参数用32位浮点数（位浮点数（4个字节）表示，另外再加上一个字节）表示，另外再加上一个

36、字节的个字节的“状态信息状态信息”，来表示参数值的质量。这样，来表示参数值的质量。这样，PA的测量值就由的测量值就由5字节的浮点数组成，其中字节字节的浮点数组成，其中字节14为测量值，字节为测量值，字节5为状态信息。为状态信息。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程246.5 DP-V1报文详解报文详解1. 参数设置报文参数设置报文n回顾回顾n和和DP-V0相比，相比，DP-V1参数设置报文的参数设置报文的DU单元多了单元多了3个字节，其他个字节，其他都一样。都一样。nDU的具体结构的具体结构 l前前7个字节：同个字

37、节：同DP-V0。第。第11字节以后：暂时未用。字节以后：暂时未用。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程256.5 DP-V1报文详解报文详解1. 参数设置报文参数设置报文nDU的具体结构的具体结构l第第8字节：字节： 位位2：时基选择位，该位的设置可以使：时基选择位，该位的设置可以使Watchdog时基最小到时基最小到1ms，而对，而对DP-V0来说时基总是来说时基总是10ms。 位位7：该位是：该位是最重要的标志位最重要的标志位，当它设置为，当它设置为1后，就可建立起后，就可建立起MS1通讯通道。如果在通讯通道

38、。如果在GSD文件中没有定义非周期性数据通文件中没有定义非周期性数据通讯通道的话，从站会拒绝这样的参数设置。讯通道的话，从站会拒绝这样的参数设置。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程266.5 DP-V1报文详解报文详解 1. 参数设置报文参数设置报文nDU的具体结构的具体结构l第第9字节：字节：位位0：一般来说，当组态错误发生时，系统就不能进入数据交换阶段了。：一般来说，当组态错误发生时，系统就不能进入数据交换阶段了。 若该位为若该位为1：允许接受一定范围的组态错误，允许系统进入数据交换阶段；：允许接受一定范围的

39、组态错误，允许系统进入数据交换阶段； 若该位为若该位为0：不允许任何组态错误发生，或不接收和实际组态不同的组态信息。：不允许任何组态错误发生，或不接收和实际组态不同的组态信息。位位2：更新参数报警更新参数报警使能：只当模块参数发生变化时，给出报警信息；使能：只当模块参数发生变化时，给出报警信息；位位3：状态报警状态报警使能：指当模块状态发生变化时，给出报警信息；使能：指当模块状态发生变化时，给出报警信息；位位4：制造商特殊报警制造商特殊报警使能：制造商可以定义一些特殊的报警信息供用户使用；使能：制造商可以定义一些特殊的报警信息供用户使用；位位5：诊断报警诊断报警使能：指当模块发现故障时，给出报

40、警信息；使能：指当模块发现故障时，给出报警信息；位位6：过程参数过程参数报警使能：当过程变量超限等异常情况出现时，给出报警信息；报警使能：当过程变量超限等异常情况出现时，给出报警信息；位位7：插拔报警插拔报警使能：指插入或移走一个模块时，给出报警信息。使能：指插入或移走一个模块时，给出报警信息。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程276.5 DP-V1报文详解报文详解1. 参数设置报文参数设置报文nDU的具体结构的具体结构l第第10字节字节位位0位位2：该：该3位用来定义在一个从站中总共有多少报警信息可以位用来定义

41、在一个从站中总共有多少报警信息可以同时被主站处理。具体参数为：同时被主站处理。具体参数为：000为为1个报警信息；个报警信息；001为为2个报警信息；个报警信息；010为为4个报警信息；个报警信息；011为为8个报警信息；个报警信息；100为为12个报警信息；个报警信息；101为为16个报警信息；个报警信息；110为为24个报警信息；个报警信息；111为为32个报警信息；个报警信息； PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程286.5 DP-V1报文详解报文详解1. 参数设置报文参数设置报文n例：例：一个参数设置报文一个

42、参数设置报文Du的前的前10个字节的内容为：个字节的内容为：B8 01 32 0B 12 34 00 C4 E0 02，请解释其含义。，请解释其含义。 解：解：B8：从占被锁定，支持：从占被锁定，支持SYNC和和FREEZE模式，模式，Watchdog为为ON； 01 32：看门狗时间系数为：看门狗时间系数为1x50。时基要看下面的定义。时基要看下面的定义 ms 0B：TSDR为为11个个Tbit 12 34：该设备的：该设备的ID为为12 34h； 00：没有特别的分组；：没有特别的分组； C4：1100 0100。表示。表示DP-V1有效，有效，Watchdog时基为时基为1ms E0：1

43、110 0000。表示允许插拔报警、过程参数报警和诊断报警；。表示允许插拔报警、过程参数报警和诊断报警； 02：可同时处理：可同时处理4个报警信息。个报警信息。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程296.5 DP-V1报文详解报文详解 2. 组态报文组态报文n回顾回顾n该报文和该报文和DP-V0的组态报文一样，但的组态报文一样，但DP-V1组态报文中的组态报文中的DU部分肯定部分肯定是属于特殊模块组态一类。是属于特殊模块组态一类。它的不同体现在制造商特殊数据部分它的不同体现在制造商特殊数据部分。n在在DP-V1中，

44、因为涉及到过程控制中模拟量的处理，所以制造商特殊中，因为涉及到过程控制中模拟量的处理，所以制造商特殊数据字节用来进一步说明该模块输入、输出或输入数据字节用来进一步说明该模块输入、输出或输入/输出的性质，该字输出的性质，该字节中数值不同代表的节中数值不同代表的I/O性质不同。性质不同。I/O性质如下表：性质如下表：n注意：若为输入注意：若为输入/输出时，其次序是先输出，后输入，请参考上一章。输出时，其次序是先输出，后输入，请参考上一章。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程306.5 DP-V1报文详解报文详解1. 组

45、态报文组态报文n例：例：一个组态报文一个组态报文DU的字节内容为的字节内容为42 84 08 05，请解释，请解释其含义。其含义。 解：解：42：即：即0100 0010。特殊。特殊I/O模块组态，有输入，有模块组态，有输入，有2个特个特殊数据；殊数据； 84：即：即1000 0100。5个字节的输入，整个数据块一致；个字节的输入，整个数据块一致； 08：即：即0000 1000。4个字节的浮点数输入；个字节的浮点数输入； 05：即：即0000 0101。1个字节的无符号整数输入。个字节的无符号整数输入。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2

46、.0现场总线技术及应用教程316.5 DP-V1报文详解报文详解 3.诊断报文诊断报文n回顾回顾lDP-V1和和DP-V0的主站诊断请求报文是相同的。的主站诊断请求报文是相同的。l在在DP-V0从站诊断响应报文中已经定义了基本诊断信息字节（必从站诊断响应报文中已经定义了基本诊断信息字节（必选）和扩展诊断信息字节（可选），其中的扩展诊断信息包括选）和扩展诊断信息字节（可选），其中的扩展诊断信息包括3部分内容：部分内容：装置相关的诊断信息；装置相关的诊断信息；模块相关的诊断信息；模块相关的诊断信息；通道相关的诊断信息。通道相关的诊断信息。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V

47、1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程326.5 DP-V1报文详解报文详解1. 诊断报文诊断报文n回顾回顾l在这里我们再回忆一下在这里我们再回忆一下DP-V0的从站响应报文结构：的从站响应报文结构： PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程336.5 DP-V1报文详解报文详解1. 诊断报文诊断报文nDP-V1响应报文中的响应报文中的DU结构结构lDP-V1中使用中使用报警和状态信息块报警和状态信息块替代了替代了DP-V0中的中的装置诊断信息块装置诊断信息块。因。因此，此，DP-V1中没有装置信息块，

48、而其他部分和中没有装置信息块，而其他部分和DP-V0相同。相同。lDP-V1的的DU单元结构如下：单元结构如下：lDP-V1的报警的报警/状态信息块有两部分内容状态信息块有两部分内容报警信息：主要反映参数设置报文中第报警信息：主要反映参数设置报文中第9个字节中规定的各种报警内个字节中规定的各种报警内容，当出现故障时进行报警。容，当出现故障时进行报警。状态信息：主要反映系统状态、模块状态和制造商规定的一些特殊状状态信息：主要反映系统状态、模块状态和制造商规定的一些特殊状态的质量情况。态的质量情况。注意注意：这两种诊断信息并不是同时存在于同一个报文中的，即要么该：这两种诊断信息并不是同时存在于同一

49、个报文中的，即要么该报文是关于报警信息的，要么是关于状态信息的。报文是关于报警信息的，要么是关于状态信息的。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程346.5 DP-V1报文详解报文详解1. 诊断报文诊断报文n报警诊断信息报警诊断信息l工作原理：在工作原理：在DP-V1中，当故障发生后，从站使用高优先级的中，当故障发生后，从站使用高优先级的FC通知主站（对其进行参数设置的那个主站），接着主站和从站之通知主站（对其进行参数设置的那个主站），接着主站和从站之间进行诊断报文的通信，故障信息存储在该主站直到被确认和故间进行诊断

50、报文的通信，故障信息存储在该主站直到被确认和故障消失。所有现场设备支持的报警设置都是在障消失。所有现场设备支持的报警设置都是在GSD文件中定义好文件中定义好的，在上电进行参数设置时，已对它们进行了设定确认。的，在上电进行参数设置时，已对它们进行了设定确认。lDP-V1中报警诊断信息报文的具体结构和含义如下：中报警诊断信息报文的具体结构和含义如下：第第7字节：字节：（紧接着前（紧接着前6个个DU必选字节）：必选字节）：诊断数据块长度最小值为诊断数据块长度最小值为4，是指除了头字节外，还有接下来的必选，是指除了头字节外，还有接下来的必选的的3个字节。个字节。 PROFIBUS-PA PROFIBU

51、S-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程356.5 DP-V1报文详解报文详解 3. 诊断报文诊断报文n报警诊断信息报警诊断信息第第8字节：字节：它的它的位位7用来区分是报警诊断信息还是状态诊断信息的。用来区分是报警诊断信息还是状态诊断信息的。 当位当位7为为0时时，表示是报警诊断信息，这时位，表示是报警诊断信息，这时位0位位6用来指定报警信息用来指定报警信息类型：类型：0：保留；：保留； 1：诊断报警；：诊断报警；2：过程报警；：过程报警； 3：拔出模块报警；：拔出模块报警；4：插入模块报警；：插入模块报警； 5：状态报警；：状态报警；6：更新参数报警；：

52、更新参数报警； 731：保留；：保留；32126：制造商特殊报警信息；：制造商特殊报警信息； 126：保留。：保留。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程366.5 DP-V1报文详解报文详解1. 诊断报文诊断报文n报警诊断信息报警诊断信息第第9字节：字节：用来指明发生故障的从站设备的槽号。范围：用来指明发生故障的从站设备的槽号。范围：0254。第第10字节：字节：用来指定报警的详细特点。用来指定报警的详细特点。如果位如果位2为为1，则表示从站通知主站这个报警需要一个另外的报警，则表示从站通知主站这个报警需要一个另外

53、的报警确认服务，该服务通过确认服务，该服务通过MS1来完成，来完成，见见MS1中的讲解中的讲解。第第11字节以后：字节以后：为用户数据字节。为用户数据字节。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程376.5 DP-V1报文详解报文详解1. 诊断报文诊断报文n状态诊断信息状态诊断信息l作用：当从站出现不严重的异常事件需要向一类主站报告时，就作用：当从站出现不严重的异常事件需要向一类主站报告时，就要用到状态诊断信息报文了。在一类主站中状态信息是存放在系要用到状态诊断信息报文了。在一类主站中状态信息是存放在系统循环缓冲器的，

54、每隔一段时间就要被覆盖一次。主要用来对系统循环缓冲器的，每隔一段时间就要被覆盖一次。主要用来对系统中有关状态情况进行统计和趋势分析。统中有关状态情况进行统计和趋势分析。lDP-V1中状态诊断信息报文的具体结构和含义如下：中状态诊断信息报文的具体结构和含义如下：第第7字节字节（紧接着前（紧接着前6个个DU必选字节）：必选字节）：诊断数据块长度最小值为诊断数据块长度最小值为4，是指除了头字节外，还有接下来的必选，是指除了头字节外，还有接下来的必选的的3个字节。个字节。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程386.5 DP

55、-V1报文详解报文详解1. 诊断报文诊断报文n状态诊断信息状态诊断信息第第8字节：字节：位位7用来区分是报警诊断信息还是状态诊断信息的。用来区分是报警诊断信息还是状态诊断信息的。 当位当位7为为1时时，指明的是状态诊断信息，这时位，指明的是状态诊断信息，这时位0位位6位所指定的状态信位所指定的状态信息类型是：息类型是：0：保留；：保留；1：表示在状态详细特点信息字节后是状态信息；：表示在状态详细特点信息字节后是状态信息；2：表示在状态详细特点信息字节后是模块状态信息（影响第：表示在状态详细特点信息字节后是模块状态信息（影响第9字节字节后的字节内容）后的字节内容） ；331：保留；：保留；321

56、26：表示在状态详细特点信息字节后是是制造商特殊数据；：表示在状态详细特点信息字节后是是制造商特殊数据；127：保留。：保留。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程396.5 DP-V1报文详解报文详解1. 诊断报文诊断报文n状态诊断信息状态诊断信息第第9字节：字节：用来指明报告状态异常的从站设备的槽号。范围：用来指明报告状态异常的从站设备的槽号。范围：0254。第第10字节：字节：用来指定状态的详细特点。用来指定状态的详细特点。第第11字节以后：字节以后：为用户数据字节。为用户数据字节。 PROFIBUS-PA P

57、ROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程406.5 DP-V1报文详解报文详解1. 诊断报文诊断报文n状态诊断信息状态诊断信息l特殊情况特殊情况如果第如果第8字节中的状态类型指定是字节中的状态类型指定是2，即模块状态信息时，则接下即模块状态信息时，则接下来的第来的第9字节应为字节应为0，即从站槽号为，即从站槽号为0。第。第11字节以后就不是用户字节以后就不是用户数据字节了，其具体结构和含义如下：数据字节了，其具体结构和含义如下：第第11字节：字节：描述模块描述模块1模块模块4的状态的状态 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V

58、1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程416.5 DP-V1报文详解报文详解1. 诊断报文诊断报文n状态诊断信息状态诊断信息第第12字节：字节：描述模块描述模块5模块模块8的状态的状态以后的字节可以仿照上述排列继续下去，直到把所有模块的信息写以后的字节可以仿照上述排列继续下去，直到把所有模块的信息写完。完。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程426.5 DP-V1报文详解报文详解 3. 诊断报文诊断报文n例：一个诊断报文例：一个诊断报文DU中从第中从第7个字节开始的数据为个字节开始的数据为04 0

59、2 01 01，请解释，请解释其含义。其含义。 解：解：04：00000100。表示为报警。表示为报警/状态诊断信息，共有状态诊断信息，共有4字节；字节； 02：00000010。表示为报警信息，类型为过程报警；。表示为报警信息，类型为过程报警； 01：故障装置的槽号为：故障装置的槽号为1； 01：故障出现。：故障出现。n例：一个诊断报文例：一个诊断报文DU中从第中从第7个字节开始的数据为个字节开始的数据为07 82 00 01 00 30 00，请解释其含义。，请解释其含义。 解：解： 07：00000111。表示为报警。表示为报警/状态诊断信息，共有状态诊断信息，共有7字节；字节； 82：

60、10000010。表示为状态诊断信息，状态信息后面为模块信息；。表示为状态诊断信息，状态信息后面为模块信息； 00：状态信息后面为模块信息时，槽号固定为：状态信息后面为模块信息时，槽号固定为0； 01：状态显示；：状态显示； 00 30 00：模块：模块7有问题，问题类型为模块丢失。其他模块均为有问题，问题类型为模块丢失。其他模块均为OK。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程436.5 DP-V1报文详解报文详解1. 非循环通信非循环通信MS1报文报文n循环数据（循环数据（I/O）的交换和）的交换和DP-V0的相同