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．PROFIBUS的協(xié)議結(jié)構(gòu)
PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498標(biāo)準(zhǔn)，以O(shè)SI作為參考模型的。PROFIBUS-DP定義了第1、2層和用戶接口。第3到7層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細(xì)說明了各種不同PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備行為。PROFIBUS-FMS定義了第1、2、7層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場總線信息規(guī)范（FMS）和低層接口（LLI）。FMS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強(qiáng)有力的通信服務(wù)；LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴設(shè)備的第2層訪問接口。PROFIBUS-PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUS-DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場設(shè)備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1157-2標(biāo)準(zhǔn)，PA的傳輸技術(shù)可確保其本質(zhì)安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場設(shè)備供電。使用連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)。

培養(yǎng)高級PLC應(yīng)用人才的關(guān)鍵是自主學(xué)習(xí)

可編程控制器（PLC）具有結(jié)構(gòu)靈巧，硬件配置靈活方便、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，易學(xué)易用的特點，已作為普遍的自動化控制器件廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。《PLC原理及應(yīng)用》課程已成為工科院校一門覆蓋面較廣的專業(yè)課，作為學(xué)校如何培養(yǎng)出高素質(zhì)應(yīng)用型PLC人才，這成為社會、學(xué)校、教師與家長關(guān)注的焦點。根據(jù)多年的教學(xué)實踐，就影響PLC人才培養(yǎng)的各個因素的提高與協(xié)同，我提出以下幾點建議以供參考： 

    一、教學(xué)與實習(xí)設(shè)備投入。在PLC課程的實踐教學(xué)中，應(yīng)把機(jī)械、電工、電子、液壓、氣動和計算機(jī)等知識與PLC技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地聯(lián)系，擴(kuò)大實習(xí)實訓(xùn)課時的比重，逐步加大學(xué)校相關(guān)設(shè)備的投入，建立較為完備的PLC技術(shù)仿真實訓(xùn)室，從而為“PLC仿真項目開發(fā)”的實訓(xùn)教學(xué)創(chuàng)造良好條件。教學(xué)實踐證明，只有通過PLC仿真項目方面的實訓(xùn)，讓學(xué)生親自編程、實際接線和仿真調(diào)試，并對運行過程中所遇到的問題進(jìn)行分析和改進(jìn)，才能真正培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和綜合職業(yè)能力，真正實現(xiàn)學(xué)生畢業(yè)后在PLC技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域“*上崗”的終教學(xué)目標(biāo)。 

    二、理論、實驗與實訓(xùn)教學(xué)。任何課程教學(xué)活動的首要任務(wù)都是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同樣在PLC教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的興趣并不難，重要的是讓學(xué)生不斷地提高，不斷地體驗到成功的喜悅，這樣才能始終保持其濃厚的興趣。

     1、理論課的首要任務(wù)是讓學(xué)生明確PLC是什么？PLC能做什么？怎么做？教師可以通過一個簡單、形象實例（如：電機(jī)的長動控制）的完整講解、操作與演示，先讓學(xué)生了解PLC控制系統(tǒng)包括主電路與控制電路，PLC的外部硬件連線與內(nèi)部軟件編程兩個基本的環(huán)節(jié)僅僅充當(dāng)控制電路部分，讓學(xué)生整體了解PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成與工作過程，再以此為基礎(chǔ)進(jìn)行外部硬件連線與內(nèi)部軟件編程兩個基本環(huán)節(jié)的深入講解，這樣便于學(xué)生對比繼電接觸器控制系統(tǒng)對本課程的整體把握，明確課程的中心任務(wù)，有了目標(biāo)也就有了學(xué)習(xí)的動力。 

    理論課教學(xué)過程中要使用多媒體教學(xué)手段，利用多種計算機(jī)技術(shù)制作以PPT為主體的電子課件，借助多媒體技術(shù)，用生動豐富的畫面和美妙動聽的音樂效果吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時可以提高教學(xué)的效率。PLC的外部接線（包括主電路接線）首先講原理圖，結(jié)合實驗、實訓(xùn)、實習(xí)講解裝配圖與實際連線圖，要讓學(xué)生體會課堂上的原理圖、實驗中的接線與實訓(xùn)、實習(xí)中的接線的區(qū)別與聯(lián)系，教會學(xué)生善于理論聯(lián)系實踐，以理論指導(dǎo)實踐，以實踐驗證理論。 

當(dāng)前流行的三菱PLC的編程軟件為FXGP_WIN-C與GXDeveloper，F(xiàn)XGP_WIN-C沒有仿真功能，在理論講授中缺乏直觀性，而GXDeveloper編程軟件加裝GXSimulator6-C后具有仿真功能，在編程器件、指令與編程實例的講解中利用仿真可以加強(qiáng)直觀性，便于學(xué)生的理解，對于某些程序的檢驗與編寫學(xué)生可以不用到實驗室，直接利用學(xué)校機(jī)房結(jié)合軟件的仿真功能完成，這樣既增強(qiáng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，提高了學(xué)習(xí)興趣，也提高了學(xué)習(xí)的效率，學(xué)生不用走進(jìn)實驗室也能使理論教學(xué)與實驗教學(xué)同步進(jìn)行，大大提高老師的教學(xué)效果以及學(xué)生的理解和接受能力。

    2、實驗、實訓(xùn)與上機(jī)課可以采用自主學(xué)習(xí)方式。自主學(xué)習(xí)方式是一種學(xué)習(xí)者在總體教學(xué)目標(biāo)的宏觀調(diào)控下，在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)自身條件和需要自由地選擇學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法，并通過自我調(diào)控的學(xué)習(xí)活動完成具體學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)習(xí)方式。自主學(xué)習(xí)離不開教師的適時指導(dǎo)與評價，學(xué)生只有在教師的適時幫助下，才能不斷地完成一個又一個實驗與實訓(xùn)項目，獲得越來越大的成就感，增加自己自主學(xué)習(xí)的動力，從而保證自主學(xué)習(xí)方式的良性發(fā)展。教師還必須結(jié)合理論課程的進(jìn)程，結(jié)合實驗實訓(xùn)設(shè)備編寫由淺入深、逐步遞進(jìn)、面向不同層次學(xué)生的實驗實訓(xùn)指導(dǎo)書，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供有力的理論支撐。

     3、綜合實訓(xùn)是PLC課程重要的一個環(huán)節(jié)。要安排充足的時間進(jìn)行，還要提高實訓(xùn)的效率，綜合考慮學(xué)生個體的差異。在實訓(xùn)中，遵循能者多勞，共同提高的原則，把學(xué)生按個體差異分組，各組根據(jù)自己的能力情況選擇不同控制要求的實訓(xùn)內(nèi)容，根據(jù)控制要求，進(jìn)行編程、調(diào)試，故障診斷與排除。這種方法較靈活的解決了學(xué)生能力差異存在的相互制約問題，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的分工及團(tuán)隊合作的能力。 

    三、成績評價機(jī)制。應(yīng)該明確成績評價不是教學(xué)行為的終目的，成績評價應(yīng)作為激勵學(xué)生學(xué)習(xí)的一種方法，成績評價應(yīng)做到及時、公正，具有可操作性。1、理論成績評定包括筆試成績、平時成績和實驗成績，筆試成績通過開卷或閉卷方式，考核了學(xué)生對PLC基本知識的掌握程度；平時成績通過平時獨立完成作業(yè)的質(zhì)量、上課出勤、課堂上解決問題的能力及創(chuàng)新方法等來評定；2、實驗實訓(xùn)成績評價應(yīng)能體現(xiàn)出競爭機(jī)制，根據(jù)不同的任務(wù)要求分兩種情況保證完成質(zhì)量的前提下，根據(jù)完成速度評定分?jǐn)?shù)；第二，保證統(tǒng)一時間的前提下，根據(jù)完成質(zhì)量評定分?jǐn)?shù)。教師根據(jù)完成質(zhì)量或速度只對每個團(tuán)隊進(jìn)行分?jǐn)?shù)評定，團(tuán)隊每個成員的分?jǐn)?shù)則依據(jù)教師給定分?jǐn)?shù)通過本團(tuán)隊民主評議得分，這樣促進(jìn)團(tuán)隊內(nèi)每個成員的積極性與主動性，同時培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊意識。 

    四、校內(nèi)學(xué)習(xí)與校外鍛煉。學(xué)生在學(xué)校所學(xué)的PLC知識與技能對比實際工作崗位中的PLC控制系統(tǒng)，仍具有一定的差異或差距，學(xué)生就業(yè)后在工作崗位中一定會遇到一些難于解決的難題，這就需要學(xué)校、教師仍然要加強(qiáng)對學(xué)生畢業(yè)工作過程的指導(dǎo)，把這些問題的解決方法做成典型案例對在校學(xué)生講解，對在校生來說也是一種良好經(jīng)驗的積累。學(xué)生就業(yè)后，在工作崗位上應(yīng)不斷地與學(xué)校教師溝通，不斷地向有經(jīng)驗的師傅請教，才能熟練掌握PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用。

     總之，作為學(xué)校只有做到以上若干方面協(xié)同優(yōu)化，才能真正培養(yǎng)出高素質(zhì)應(yīng)用型PLC人才。

 
2．PROFIBUS的傳輸技術(shù)
PROFIBUS提供了三種數(shù)據(jù)傳輸型式：RS-485傳輸、IEC1157-2傳輸和光纖傳輸。
 
（1) RS-485傳輸技術(shù)
RS-485傳輸是PROFIB一種傳輸技術(shù)，通常稱之為H2。RS-485傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-DP與PROFIBUS-FMS。
RS-485傳輸技術(shù)基本特征是：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榫€性總線，兩端有有源的總線終端電阻；傳輸速率為9.6kbps~12Mbps；介質(zhì)為屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環(huán)境條件；不帶中繼時每分段可連接32個站，帶中繼時可多到127個站。RS-485傳輸設(shè)備安裝要點：全部設(shè)備均與總線連接；每個分段上多可接32個站（主站或從站）；每段的頭和尾各有一個總線終端電阻，確保操作運行不發(fā)生誤差；兩個總線終端電阻必須一直有電源；當(dāng)分段站超過32個時，必須使用中繼器用以連接各總線段，串聯(lián)的中繼器一般不超過4個；傳輸速率可選用9.6kbps~12Mbps，一旦設(shè)備投入運行，全部設(shè)備均需選用同一傳輸速率。電纜大長度取決于傳輸速率采用RS-485傳輸技術(shù)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)使用9針D型插頭。當(dāng)連接各站時，應(yīng)確保數(shù)據(jù)線不要擰絞，系統(tǒng)在高電磁發(fā)射環(huán)境下運行應(yīng)使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可提高電磁兼容性（EMC）。如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應(yīng)在兩端與保護(hù)接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來復(fù)蓋，以保持良好的傳導(dǎo)性。
 
（2）IEC1157-2傳輸技術(shù)
IEC1l57-2的傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-PA，能滿足化工和石油化工業(yè)的要求。它可保持其本質(zhì)安全性，并通過總線對現(xiàn)場設(shè)備供電。IEC1157-2是一種位同步協(xié)議，可進(jìn)行無電流的連續(xù)傳輸，通常稱為H1。
 
（3）光纖傳輸技術(shù)
PROFIBUS系統(tǒng)在電磁干擾很大的環(huán)境下應(yīng)用時，可使用光纖導(dǎo)體，以增加高速傳輸?shù)木嚯x。可使用兩種光纖導(dǎo)體：一種是價格低廉的塑料纖維導(dǎo)體，供距離小于50m情況下使用；另一種是玻璃纖維導(dǎo)體，供距離小于1km情況下使用。許多廠商提供總線插頭可將RS-485信號轉(zhuǎn)換成光纖導(dǎo)體信號或?qū)⒐饫w導(dǎo)體信號轉(zhuǎn)換成RS-485信號。
 
3. PROFIBUS總線存取控制技術(shù)
PROFIBUS-DP、FMS、PA均采用一樣的總線存取控制技術(shù)，它是通過OSI參考模型第2層（數(shù)據(jù)鏈路層）來實現(xiàn)的，它包括保證數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)及傳輸協(xié)議和報文處理。在PROFIBUS中，第2層稱之為現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層（FDL，F(xiàn)ieldbus Data link）。介質(zhì)存取控制（M A C，   Medium Access Control）具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦颍琈AC必須確保在任何一個時刻只有一個站點發(fā)送數(shù)據(jù)。PROFIBUS協(xié)議的設(shè)計要滿足介質(zhì)存取控制的兩個基本要求：

 
1）在復(fù)雜的自動化系統(tǒng)（主站）間的通信，必須保證在確切限定的時間間隔中，任何一個站點要有足夠的時間來完成通信任務(wù)。
 
2）在復(fù)雜的程序控制器和簡單的I/O設(shè)備（從站）間通信，應(yīng)盡可能快速又簡單地完成數(shù)據(jù)的實時傳輸。
因此PROFIBUS主站之間采用令牌傳送方式，主站與從站之間采用主從方式。令牌傳遞程序保證每個主站在一個確切規(guī)定的時間內(nèi)得到總線存取權(quán)（令牌），令牌在所有主站中循環(huán)一周的長時間是事先規(guī)定的。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進(jìn)行。主站得到總線存取令牌時可依照主-從通信關(guān)系表與所有從站通信，向從站發(fā)送或讀取信息，也可依照主-主通信關(guān)系表與所有主站通信。所以可能有3種系統(tǒng)配置：純主-從系統(tǒng)、純主-主系統(tǒng)和混合系統(tǒng)在總線系統(tǒng)初建時，主站介質(zhì)存取控制MAC的任務(wù)是制定總線上的站點分配并建立邏輯環(huán)。在總線運行期間，斷電或損壞的主站必須從環(huán)中排除，新上電的主站必須加入邏輯環(huán)第2層的另一重要工作任務(wù)是保證數(shù)據(jù)的高度完整性。PROFIBUS在第2層按照非連接的模式操作，除提供點對點邏輯數(shù)據(jù)傳輸外，還提供多點通信，包括廣播和選擇廣播功能。

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