摘 要：本文在深入分析PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線設備GSD文件結(jié)構的基礎上，詳細介紹了在ABB AC450控制系統(tǒng)中使用PROFIBUS-DP時的硬件配置和軟件組態(tài)。 關鍵詞：PROFIBUS-DP；GSD；ABB AC450 0 引言 　　PROFIBUS 是一種具有廣泛應用范圍的、開放的數(shù)字通信系統(tǒng)，已被納入在國際標準IEC 61158 和IEC 61784中。由于在“PROFIBUS用戶組織”的普遍可提供的導則中規(guī)定了應用和工程方面的信息，滿足用戶對于制造商無關性和開放性的要求，并確保了在各個制造商的設備之間進行通信，因此目前國際上PROFIBUS在各種現(xiàn)場總線應用中具有大于20%的市場份額，超過500萬個節(jié)點， PROFIBUS產(chǎn)品的制造商也已超過2000個。為支持PROFIBUS在控制系統(tǒng)中的應用，ABB公司在上世紀九十年代推出的Advant Controller 450（簡稱AC450）系統(tǒng)中全面支持PROFIBUS的應用，十年來廣泛應用于冶金等各領域。 1 GSD文件的結(jié)構 　　GSD文件也稱為設備描述文件，是PROFIBUS設備制造商使用PTO（Profibus Trade Organization） 提供的GSD-Editor制作的描述其生產(chǎn)的某一具體型號的設備的各種性能參數(shù)的文本文件。它可由制造商隨設備提供，用戶也可以從http://www.profibus.com下載。GSD文件包括所有與該設備有關的參數(shù)，例如：支持的波特率、信息長度、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，其中以分號開始的內(nèi)容為注釋，為了便于說明，文件中的保留字用黑體字表示。 （1） DP GSD文件標識符，格式固定不變：#Profibus_DP （2） 參數(shù)文本定義，語法為： … PrmText=4 Text（0）= “GRAY” Text（1）= “BINARY” Text（2）= “SHIFTED GRAY” EndPrmText … 在該部分可定義多個參數(shù)。 （3） 擴展用戶參數(shù)數(shù)據(jù)，語法為： … ExtUserPrmData=16 “Code SSI-Interface” Unsigned8 0 0-2 Prm_Text_Ref= 4 EndExtUserPrmData … 該部分定義該設備特有的參數(shù)，每個參數(shù)以ExtUserPrmData開始分別為其定義一個數(shù)字編號和用字符串表示的參數(shù)含義。對于該參數(shù)的設定值，用Prm_Text_Ref為其定義一個數(shù)字指針，指向在參數(shù)文本定義部分定義的一個文本參數(shù)號。本例中的Prm_Text_Ref= 4表示該參數(shù)的設定值由PrmText=4來定義，而在參數(shù)文本中明確給出該參數(shù)取不同值時所代表的編碼方式。對于本例中的“Unsigned8 0 0-2”，Unsigned8是參數(shù)的數(shù)據(jù)類型說明，為8為無符號整數(shù)，0表示默認取值，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，語法及具體含義如下： GSD_Revision=1 ；GSD文件的版本號 Vendor_Name="TR Electronic GmbH" ；制造商 Model_Name="TR CE65M DP V3.0" ；設備型號 Revision="V2.0" ；設備版本號 Ident_Number=0xAAAB ；由PTO簽發(fā)的唯一設備ID號 Protocol_Ident=0 ；定義支持的協(xié)議，0：DP；1：DP/FMS Station_Type=0 ；設備類型，0：Slave；1：Master FMS_supp=0 ；是否支持FMS Hardware_Release="416157" ；設備硬件版本號 Software_Release="3.0" ；設備軟件版本號 9.6_supp=1 ；所支持的通信速率選擇，從9.6kB到12MB … MaxTsdr_9.6=60 ；與通信速率對應的最大應答時間 … （5） 從結(jié)點通用數(shù)據(jù)，語法及具體含義如下: ; Slave-Specification: OrderNumber="110-xxxxx" ；定貨號 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 ；自動識別通信速率 Set_Slave_Add_supp=1 ；可通過 PROFIBUS設定站地址 Min_Slave_Intervall=10 ；最小時間間隔，單位為100us Max_Diag_Data_Len=57 ；最大診斷數(shù)據(jù)長度 Slave_Family=7@TR-ELECTRONIC ；為組態(tài)工具定義的產(chǎn)品家族標識 Bitmap_Device="Traaab3n" ；設備位圖文件名稱 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（對模塊型而言） Max_Input_Len=6 ；輸入數(shù)據(jù)最大長度（對模塊型而言） Max_Output_Len=4 ；輸出數(shù)據(jù)最大長度（對模塊型而言） Max_Data_Len=10 ；輸入和輸出數(shù)據(jù)最大長度（對模塊型而言） 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)長度 （6） 模塊定義清單，分為兩類，一類稱為簡單模塊定義，如下例： ; Module = "1 Byte DI " 0x10 ；1個字節(jié)的DI定義 EndModule Module = "2 Byte DO" 0x21 ；2個字節(jié)的DO定義 EndModule Module = "3 Byte DX" 0x32 ；3個字節(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進制代碼 Ext_Module_Prm_Data_Len=2 ；擴展模塊參數(shù)數(shù)據(jù)長度（以字節(jié)為單位） Ext_User_Prm_Data_Const（0）=0x00,0x00 ；默認的擴展用戶參數(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)，括號內(nèi)的數(shù)字是字節(jié)號（從0開始），等號后面的數(shù)字指向在擴展用戶參數(shù)數(shù)據(jù)中定義的參數(shù)號。 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機架的擴展槽內(nèi)安裝一塊通信模塊作為Master，把PROFIBUS電纜通過總線連接器（SIEMENS 6ES7 972-0BA41-0XA0）連接到該板上，然后連接到其它Slave結(jié)點。下圖1是一個典型的配置圖，圖中有兩個Slave結(jié)點，一個是CE-65-M型絕對值編碼器，另一個是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)分數(shù)據(jù)庫（DB）組態(tài)和程序（PC）組態(tài)兩部分，詳見參考文獻[4]。在PC部分，只需使用PC元素PB-R從Slave站點讀出所需的數(shù)據(jù)，這里著重介紹DB組態(tài)。在AC450中，與PROFIBUS-DP有關的數(shù)據(jù)庫元素有三個：PB、PBSD、PBS，分別完成對總線、Slave特性描述、Slave站點的組態(tài)。各個數(shù)據(jù)庫元素詳細的輸入輸出端定義見參考文獻[3]。 （1） 總線的組態(tài) 按照下述步驟正確設置總線組態(tài)數(shù)據(jù)庫PB各輸入端的值： -輸入總線號（BUSNO），范圍為1到255，注意不要與本系統(tǒng)中其它的總線號沖突。 -輸入站號（STNNO），范圍為1到125，注意不要與總線上其它Slave的站號沖突。 -輸入CI541模塊在機架中的位置和子位置（POSITION，SUBPOS）。 -設置總線參數(shù)部分，一般均使用系統(tǒng)默認值，需要注意的是參數(shù)BAURATE，應當根據(jù)選用的通信介質(zhì)及其長度合理設置。例如如果使用A型電纜，則傳輸速率與長度對 應關系如下表1： （2）Slave特性描述 數(shù)據(jù)庫元素PBSD完成對某一類或一個PROFIBUS-DP Slave站點的特性描述，一般來說，對于象編碼器等緊湊型站點，不管在一條總線上用了多少個，可以為同型號的設備建立一個PBSD即可；而對于像WAGO I/O站等模塊型站點，除非幾個站點的I/O配置相同，否則要為每個站點分別建立一個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)。對于Slave參數(shù)部分，可按照參考文獻[3]中對各參數(shù)的描述，在相應的GSD文件中取得正確的設置。對于用戶參數(shù)數(shù)據(jù)，一般也可以從GSD文件中取得，例如：UPRMDLEN對應于User_Prm_Data_Len 或Ext_Module_Prm_Data_Len指定的值，UPRMD1到UPRMD25對應于User_Prm_Data 或Ext_User_Prm_Data_Const（0） 指定的一組十六進制數(shù)，這些數(shù)字連續(xù)書寫（去掉“0x”標識），每個UPRMD可書寫最大20個數(shù)字，一個不夠可在下一個繼續(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UPRMD。如果該模認參數(shù)不符合要求，可根據(jù)Ext_User_Prm_Data_Ref（ ）中指定的參數(shù)每個字節(jié)的具體含義進行修改。 對于組態(tài)數(shù)據(jù)部分，分緊湊型和模塊型兩種情況。對于象編碼器等緊湊型站點，CFGDLEN對應于Module定義的十六進制數(shù)的個數(shù)，CFGD1到CFGD25則對應著這些十六進制數(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。 對于象WAGO I/O等模塊型站點，根據(jù)站點中具體的各種型號的I/O模塊分配，然后根據(jù)GSD文件中對每種I/O模塊的定義確定上述參數(shù)。例如對于圖1中的WAGO站來說，GSD文件中與該硬件配置有關的內(nèi)容如下： 　　　　Module = "750-630 （/...-...） 1x32Bit I " 0xD1 　　　　Module = "0..8 Bit binary outputs " 0x20 　　　　Module = "0..8 Bit binary inputs " 0x10 由此很容易計算出：CFGDLEN=10，CFGD1=D1D1D1D1D1D1D1201010。對于模塊型站點，應當注意，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，必須重新計算CFGDLEN和CFGD。 （3）Slave站點定義 在AC450系統(tǒng)中，PB元素的IMPL端和PBS的IMPL端有很強的依賴性，具體而言，只有當前者為0時才能創(chuàng)建該總線上的Slave站點。當增加Slave站點時，新增的PBS的IMPL端必須在PB元素的IMPL端置1之前設置為1，否則該站點不工作。因此正確建立Slave站點的步驟是： -把相應PB元素的IMPL端改為0 -增加PBS站點，并輸入總線號（BUSNO）、站號（STNNO）和Slave站點描述索引 （它必須是一個已經(jīng)存在的PBSD）。 -把該PBS元素的IMPL端改為1（默認值）。 -把相應PB元素的IMPL端改為1以啟動該總線。 3 結(jié)論 實踐證明，在AC450系統(tǒng)中采用PROFIBUS技術，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： [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)，冶金自動化1997