摘 要：本文在深入分析PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備GSD文件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了在ABB AC450控制系統(tǒng)中使用PROFIBUS-DP時(shí)的硬件配置和軟件組態(tài)。 關(guān)鍵詞：PROFIBUS-DP；GSD；ABB AC450 0 引言 　　PROFIBUS 是一種具有廣泛應(yīng)用范圍的、開(kāi)放的數(shù)字通信系統(tǒng)，已被納入在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61158 和IEC 61784中。由于在“PROFIBUS用戶組織”的普遍可提供的導(dǎo)則中規(guī)定了應(yīng)用和工程方面的信息，滿足用戶對(duì)于制造商無(wú)關(guān)性和開(kāi)放性的要求，并確保了在各個(gè)制造商的設(shè)備之間進(jìn)行通信，因此目前國(guó)際上PROFIBUS在各種現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用中具有大于20%的市場(chǎng)份額，超過(guò)500萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)， PROFIBUS產(chǎn)品的制造商也已超過(guò)2000個(gè)。為支持PROFIBUS在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，ABB公司在上世紀(jì)九十年代推出的Advant Controller 450（簡(jiǎn)稱AC450）系統(tǒng)中全面支持PROFIBUS的應(yīng)用，十年來(lái)廣泛應(yīng)用于冶金等各領(lǐng)域。 1 GSD文件的結(jié)構(gòu) 　　GSD文件也稱為設(shè)備描述文件，是PROFIBUS設(shè)備制造商使用PTO（Profibus Trade Organization） 提供的GSD-Editor制作的描述其生產(chǎn)的某一具體型號(hào)的設(shè)備的各種性能參數(shù)的文本文件。它可由制造商隨設(shè)備提供，用戶也可以從http://www.profibus.com下載。GSD文件包括所有與該設(shè)備有關(guān)的參數(shù)，例如：支持的波特率、信息長(zhǎng)度、輸入和輸出數(shù)據(jù)的數(shù)量、診斷信息的含義、模塊化設(shè)備的可選件描述等。GSD文件一般由以下幾部分組成，其中以分號(hào)開(kāi)始的內(nèi)容為注釋，為了便于說(shuō)明，文件中的保留字用黑體字表示。 （1） DP GSD文件標(biāo)識(shí)符，格式固定不變：#Profibus_DP （2） 參數(shù)文本定義，語(yǔ)法為： … PrmText=4 Text（0）= “GRAY” Text（1）= “BINARY” Text（2）= “SHIFTED GRAY” EndPrmText … 在該部分可定義多個(gè)參數(shù)。 （3） 擴(kuò)展用戶參數(shù)數(shù)據(jù)，語(yǔ)法為： … ExtUserPrmData=16 “Code SSI-Interface” Unsigned8 0 0-2 Prm_Text_Ref= 4 EndExtUserPrmData … 該部分定義該設(shè)備特有的參數(shù)，每個(gè)參數(shù)以ExtUserPrmData開(kāi)始分別為其定義一個(gè)數(shù)字編號(hào)和用字符串表示的參數(shù)含義。對(duì)于該參數(shù)的設(shè)定值，用Prm_Text_Ref為其定義一個(gè)數(shù)字指針，指向在參數(shù)文本定義部分定義的一個(gè)文本參數(shù)號(hào)。本例中的Prm_Text_Ref= 4表示該參數(shù)的設(shè)定值由PrmText=4來(lái)定義，而在參數(shù)文本中明確給出該參數(shù)取不同值時(shí)所代表的編碼方式。對(duì)于本例中的“Unsigned8 0 0-2”，Unsigned8是參數(shù)的數(shù)據(jù)類型說(shuō)明，為8為無(wú)符號(hào)整數(shù)，0表示默認(rèn)取值，即格雷碼（GRAY），0-2表示其取值范圍。參數(shù)文本定義和擴(kuò)展用戶參數(shù)數(shù)據(jù)不是GSD文件的必有部分。 （4） 通用數(shù)據(jù)部分，語(yǔ)法及具體含義如下： GSD_Revision=1 ；GSD文件的版本號(hào) Vendor_Name="TR Electronic GmbH" ；制造商 Model_Name="TR CE65M DP V3.0" ；設(shè)備型號(hào) Revision="V2.0" ；設(shè)備版本號(hào) Ident_Number=0xAAAB ；由PTO簽發(fā)的唯一設(shè)備ID號(hào) Protocol_Ident=0 ；定義支持的協(xié)議，0：DP；1：DP/FMS Station_Type=0 ；設(shè)備類型，0：Slave；1：Master FMS_supp=0 ；是否支持FMS Hardware_Release="416157" ；設(shè)備硬件版本號(hào) Software_Release="3.0" ；設(shè)備軟件版本號(hào) 9.6_supp=1 ；所支持的通信速率選擇，從9.6kB到12MB … MaxTsdr_9.6=60 ；與通信速率對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)答時(shí)間 … （5） 從結(jié)點(diǎn)通用數(shù)據(jù)，語(yǔ)法及具體含義如下: ; Slave-Specification: OrderNumber="110-xxxxx" ；定貨號(hào) Periphery="DPS" OffsetFirstMPDBlock=0 ETERDelay=0 MaxResponseDelay=0 Freeze_Mode_supp=1 ；輸入數(shù)據(jù)同步 Sync_Mode_supp=1 ；輸出數(shù)據(jù)同步 Auto_Baud_supp=1 ；自動(dòng)識(shí)別通信速率 Set_Slave_Add_supp=1 ；可通過(guò) PROFIBUS設(shè)定站地址 Min_Slave_Intervall=10 ；最小時(shí)間間隔，單位為100us Max_Diag_Data_Len=57 ；最大診斷數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 Slave_Family=7@TR-ELECTRONIC ；為組態(tài)工具定義的產(chǎn)品家族標(biāo)識(shí) Bitmap_Device="Traaab3n" ；設(shè)備位圖文件名稱 Bitmap_Diag="Traaab3s" ；診斷位圖文件名稱 Modular_Station=1 ；站類型定義，1：模塊型；0：緊湊型 Max_Module=1 ；最大模塊數(shù)量（對(duì)模塊型而言） Max_Input_Len=6 ；輸入數(shù)據(jù)最大長(zhǎng)度（對(duì)模塊型而言） Max_Output_Len=4 ；輸出數(shù)據(jù)最大長(zhǎng)度（對(duì)模塊型而言） Max_Data_Len=10 ；輸入和輸出數(shù)據(jù)最大長(zhǎng)度（對(duì)模塊型而言） Fail_Safe=1 ；失敗安全功能 Max_User_Prm_Data_Len =33 ；最大用戶參數(shù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 （6） 模塊定義清單，分為兩類，一類稱為簡(jiǎn)單模塊定義，如下例： ; Module = "1 Byte DI " 0x10 ；1個(gè)字節(jié)的DI定義 EndModule Module = "2 Byte DO" 0x21 ；2個(gè)字節(jié)的DO定義 EndModule Module = "3 Byte DX" 0x32 ；3個(gè)字節(jié)的DX定義 EndModule 另一類稱為特殊模塊定義，如下例： ; Module="PNO Class 1 16 Bit" 0xD0 ；模塊類型及其16進(jìn)制代碼 Ext_Module_Prm_Data_Len=2 ；擴(kuò)展模塊參數(shù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（以字節(jié)為單位） Ext_User_Prm_Data_Const（0）=0x00,0x00 ；默認(rèn)的擴(kuò)展用戶參數(shù)組態(tài) Ext_User_Prm_Data_Ref（1）=1 EndModule 在該部分中，使用Ext_User_Prm_Data_Ref為指定的字節(jié)定義所代表的參數(shù)，括號(hào)內(nèi)的數(shù)字是字節(jié)號(hào)（從0開(kāi)始），等號(hào)后面的數(shù)字指向在擴(kuò)展用戶參數(shù)數(shù)據(jù)中定義的參數(shù)號(hào)。 2 AC450系統(tǒng)中PROFIBUS-DP的硬件配置和軟件組態(tài) 2.1 硬件配置 要在AC450系統(tǒng)中使用PROFIBUS-DP，需要在CPU機(jī)架的擴(kuò)展槽內(nèi)安裝一塊通信模塊作為Master，把PROFIBUS電纜通過(guò)總線連接器（SIEMENS 6ES7 972-0BA41-0XA0）連接到該板上，然后連接到其它Slave結(jié)點(diǎn)。下圖1是一個(gè)典型的配置圖，圖中有兩個(gè)Slave結(jié)點(diǎn)，一個(gè)是CE-65-M型絕對(duì)值編碼器，另一個(gè)是WAGO模塊組成的I/O站，各模塊作用如下： WAGO 750-303： PROFIBUS-DP Coupler（12Mbaud） WAGO 750-610： 帶保險(xiǎn)絲的供電模塊 WAGO 750-410： 雙通道24VDC DI模塊 WAGO 750-630： SSI傳感器接口模塊 WAGO 750-602： 供電模塊 WAGO 750-507： 雙通道24VDC DO模塊 WAGO 750-600： 終端模塊 2.2 軟件組態(tài) ABB AC450系統(tǒng)中的軟件軟件組態(tài)分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)（DB）組態(tài)和程序（PC）組態(tài)兩部分，詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[4]。在PC部分，只需使用PC元素PB-R從Slave站點(diǎn)讀出所需的數(shù)據(jù)，這里著重介紹DB組態(tài)。在AC450中，與PROFIBUS-DP有關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)元素有三個(gè)：PB、PBSD、PBS，分別完成對(duì)總線、Slave特性描述、Slave站點(diǎn)的組態(tài)。各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)元素詳細(xì)的輸入輸出端定義見(jiàn)參考文獻(xiàn)[3]。 （1） 總線的組態(tài) 按照下述步驟正確設(shè)置總線組態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)PB各輸入端的值： -輸入總線號(hào)（BUSNO），范圍為1到255，注意不要與本系統(tǒng)中其它的總線號(hào)沖突。 -輸入站號(hào)（STNNO），范圍為1到125，注意不要與總線上其它Slave的站號(hào)沖突。 -輸入CI541模塊在機(jī)架中的位置和子位置（POSITION，SUBPOS）。 -設(shè)置總線參數(shù)部分，一般均使用系統(tǒng)默認(rèn)值，需要注意的是參數(shù)BAURATE，應(yīng)當(dāng)根據(jù)選用的通信介質(zhì)及其長(zhǎng)度合理設(shè)置。例如如果使用A型電纜，則傳輸速率與長(zhǎng)度對(duì) 應(yīng)關(guān)系如下表1： （2）Slave特性描述 數(shù)據(jù)庫(kù)元素PBSD完成對(duì)某一類或一個(gè)PROFIBUS-DP Slave站點(diǎn)的特性描述，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于象編碼器等緊湊型站點(diǎn)，不管在一條總線上用了多少個(gè)，可以為同型號(hào)的設(shè)備建立一個(gè)PBSD即可；而對(duì)于像WAGO I/O站等模塊型站點(diǎn)，除非幾個(gè)站點(diǎn)的I/O配置相同，否則要為每個(gè)站點(diǎn)分別建立一個(gè)PBSD，以完成其I/O配置。PBSD分為三部分：Slave參數(shù)、用戶參數(shù)數(shù)據(jù)、組態(tài)數(shù)據(jù)。對(duì)于Slave參數(shù)部分，可按照參考文獻(xiàn)[3]中對(duì)各參數(shù)的描述，在相應(yīng)的GSD文件中取得正確的設(shè)置。對(duì)于用戶參數(shù)數(shù)據(jù)，一般也可以從GSD文件中取得，例如：UPRMDLEN對(duì)應(yīng)于User_Prm_Data_Len 或Ext_Module_Prm_Data_Len指定的值，UPRMD1到UPRMD25對(duì)應(yīng)于User_Prm_Data 或Ext_User_Prm_Data_Const（0） 指定的一組十六進(jìn)制數(shù)，這些數(shù)字連續(xù)書寫（去掉“0x”標(biāo)識(shí)），每個(gè)UPRMD可書寫最大20個(gè)數(shù)字，一個(gè)不夠可在下一個(gè)繼續(xù)寫。為了便于區(qū)分，也可以根據(jù)參數(shù)的具體含義分組，每組占用一個(gè)UPRMD。如果該模認(rèn)參數(shù)不符合要求，可根據(jù)Ext_User_Prm_Data_Ref（ ）中指定的參數(shù)每個(gè)字節(jié)的具體含義進(jìn)行修改。 對(duì)于組態(tài)數(shù)據(jù)部分，分緊湊型和模塊型兩種情況。對(duì)于象編碼器等緊湊型站點(diǎn)，CFGDLEN對(duì)應(yīng)于Module定義的十六進(jìn)制數(shù)的個(gè)數(shù)，CFGD1到CFGD25則對(duì)應(yīng)著這些十六進(jìn)制數(shù)，例如：如果Module="PNO Class 1 16 Bit" 0xD0，則：CFGDLEN=1，CFGD1=D0；如果Module="TR-Mode Position+Rpm." 0xF1,0XD0，則：CFGDLEN=2，CFGD1=F1D0。 對(duì)于象WAGO I/O等模塊型站點(diǎn)，根據(jù)站點(diǎn)中具體的各種型號(hào)的I/O模塊分配，然后根據(jù)GSD文件中對(duì)每種I/O模塊的定義確定上述參數(shù)。例如對(duì)于圖1中的WAGO站來(lái)說(shuō)，GSD文件中與該硬件配置有關(guān)的內(nèi)容如下： 　　　　Module = "750-630 （/...-...） 1x32Bit I " 0xD1 　　　　Module = "0..8 Bit binary outputs " 0x20 　　　　Module = "0..8 Bit binary inputs " 0x10 由此很容易計(jì)算出：CFGDLEN=10，CFGD1=D1D1D1D1D1D1D1201010。對(duì)于模塊型站點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)注意，如果交換了模塊的位置，必須修改組態(tài)數(shù)據(jù)CFGD；如果增加或刪除了模塊，必須重新計(jì)算CFGDLEN和CFGD。 （3）Slave站點(diǎn)定義 在AC450系統(tǒng)中，PB元素的IMPL端和PBS的IMPL端有很強(qiáng)的依賴性，具體而言，只有當(dāng)前者為0時(shí)才能創(chuàng)建該總線上的Slave站點(diǎn)。當(dāng)增加Slave站點(diǎn)時(shí)，新增的PBS的IMPL端必須在PB元素的IMPL端置1之前設(shè)置為1，否則該站點(diǎn)不工作。因此正確建立Slave站點(diǎn)的步驟是： -把相應(yīng)PB元素的IMPL端改為0 -增加PBS站點(diǎn)，并輸入總線號(hào)（BUSNO）、站號(hào)（STNNO）和Slave站點(diǎn)描述索引 （它必須是一個(gè)已經(jīng)存在的PBSD）。 -把該P(yáng)BS元素的IMPL端改為1（默認(rèn)值）。 -把相應(yīng)PB元素的IMPL端改為1以啟動(dòng)該總線。 3 結(jié)論 實(shí)踐證明，在AC450系統(tǒng)中采用PROFIBUS技術(shù)，能夠縮短安裝和調(diào)試工期，節(jié)省了大量電纜，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。 參考文獻(xiàn)： [1]WAGO-I/O-SYSTEM 750 Modular I/O System PROFIBUS DP Manual, WAGO Kontakttechnik GmbH [2]PROFIBUS-DP Advant® Controller 400 Series User’s Guide ， ABB Automation Products AB 2000. [3] Data Base Elements Advant® Controller 400 Series Reference Manual ABB Automation Products AB 2000. [4]孫漢峰：棒材和輕型材連續(xù)剪切控制系統(tǒng)，冶金自動(dòng)化1997