profibus總線簡(jiǎn)介

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯profibus總線簡(jiǎn)介 Profibus是由Siemens公司提出并極力提倡，已先后成為德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170，是一種開(kāi)放而獨(dú)立的總線標(biāo)準(zhǔn)，在機(jī)械制造、工業(yè)過(guò)程掌握、智能建筑中充當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)。Profibus由Profibus-PA、Profibus-DP和Profibus-FMS3個(gè)系列組成。Profibus-PA (Process Automation)用于過(guò)程自動(dòng)化的低速數(shù)據(jù)傳輸，其基本特性同F(xiàn)F的Hl總線，可以供應(yīng)總線供電和本質(zhì)平安，并得到了專用集成電路(ASIC)和軟件的支持。Profibus-DP與Profibus-

2、PA兼容，基本特性同F(xiàn)F的H2總線，可實(shí)現(xiàn)高速傳輸，適用于分散的外部設(shè)備和自控設(shè)備之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，用于連接Profibus-PA和加工自動(dòng)化。Profibus-FMS適用于一般自動(dòng)化的中速數(shù)據(jù)傳輸，主要用于傳感器、執(zhí)行器、電氣傳動(dòng)、plc、紡織和樓宇自動(dòng)化等。后兩個(gè)系列采納RS485通信標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率從9.6kb/s12Mb/s，傳輸距離從1001200m（與傳輸速率有關(guān)）。介質(zhì)存取掌握的基本方式為主站之間的令牌方式和主站與從站之間的主從方式，以及綜合這兩種方式的混合方式。Profibus是一種比較成熟的總線，在工程上的應(yīng)用非常廣泛。 多年來(lái)，Profibus風(fēng)靡全球，勝利地應(yīng)用于制造業(yè)、

3、樓宇、過(guò)程掌握和電站自動(dòng)化，Profibus產(chǎn)品在世界市場(chǎng)上被普遍接受，市場(chǎng)占有率超過(guò)40%，年增長(zhǎng)率20%30%，目前支持Profibus標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品超過(guò)1500多種，分別來(lái)自國(guó)際上250多個(gè)生產(chǎn)廠家。在世界范圍內(nèi)已安裝運(yùn)行的Profibus設(shè)備已超過(guò)200萬(wàn)臺(tái)。Profibus是一種國(guó)際化、開(kāi)放式、不依靠于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，總線存取協(xié)議是通過(guò)OSI參考模型其次層（數(shù)據(jù)鏈路層）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它包括了保證數(shù)據(jù)牢靠性技術(shù)及傳輸協(xié)議和報(bào)文處理。由Profibus-FMS、Profibus-DP和Profibus-PA組成了Profibus系列。 Profibus-FMS主要用于工廠、樓宇自動(dòng)化的

4、單元級(jí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變量的訪問(wèn)、程序調(diào)用、運(yùn)行掌握及大事管理等；Profibus-DP主要用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的高速數(shù)據(jù)傳輸、解決自動(dòng)掌握系統(tǒng)（如PLC、PC等）通過(guò)高速串行總線與分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（I/O、驅(qū)動(dòng)器、閥門等）之間的通信任務(wù)。Profibus-PA是Profibus-DP在保持其通信協(xié)議的條件下，增加了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表而言優(yōu)選的傳輸技術(shù)，是Profibus-DP向現(xiàn)場(chǎng)的延長(zhǎng)。 依據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)IEC1158定義(后改為IEC61158 )，現(xiàn)場(chǎng)總線是“安裝在生產(chǎn)過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、儀表與掌握室內(nèi)的自動(dòng)掌握裝置、系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線”?；蛘哒f(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)總線是以單個(gè)分散的、數(shù)字化、智能

5、化的測(cè)量和掌握設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用總線相連接，實(shí)現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動(dòng)掌握功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與掌握系統(tǒng)。 自現(xiàn)場(chǎng)總線概念提出以來(lái)，全球各大知名自控和儀表公司開(kāi)發(fā)了數(shù)十種現(xiàn)場(chǎng)總線，目前在全球范圍內(nèi)被廣泛認(rèn)可的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)包括：PROFIBUS、FF、ControlNet、PROFINET、PNET等十大總線系統(tǒng)。 PROFIBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)介紹 (1)PROFIBUS是一種國(guó)際化、開(kāi)放式、不依靠于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通、電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化。 (2)PROFIBUS由三個(gè)兼容部分組成，即PROFIBUS-DP（Decentralized

6、Periphery）、PROFIBUS-PA(ProcessAutomation)、PROFIBUS-FMS(FieldbusMessageSpecification)。 (3)PROFIBUS-DP：是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級(jí)掌握系統(tǒng)與分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代24VDC或4-20mA信號(hào)傳輸。主站和從站之間采納輪詢的通訊方式，主要應(yīng)用于自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信。 (4)PROFIBUS-PA：專為過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì)，可使傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)在一根總線上，并有本征平安規(guī)范。電源和通信數(shù)據(jù)通過(guò)總線并行傳輸，主要用于面對(duì)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通訊。 (5)

7、PROFIBUS-FMS：用于車間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)令牌結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)。定義了主站和主站之間的通訊模型，主要用于自動(dòng)化系統(tǒng)中系統(tǒng)級(jí)和車間級(jí)的過(guò)程數(shù)據(jù)交換。 (6)PROFIBUS是一種用于工廠自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與掌握的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字掌握和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化供應(yīng)了可行的解決方案。 PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu) PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是依據(jù)ISO7498國(guó)際準(zhǔn)，以開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（OpenSystemInterconnection-SIO）作為參考模型的。OSI模型是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的基礎(chǔ)。對(duì)于工業(yè)掌握底

8、層網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，單個(gè)節(jié)點(diǎn)面對(duì)掌握的信息量不大，信息傳輸?shù)娜蝿?wù)相對(duì)比較簡(jiǎn)潔，但實(shí)時(shí)性、快速性的要求較高?，F(xiàn)場(chǎng)總線采納的通信模型大都在OSI模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了不同程度的簡(jiǎn)化。 (1)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，并具體說(shuō)明白各種不同PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備行為。 (2)PROFIBUS-FMS：定義了第1、2、7層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范（FieldbusMessageSpecification-FMS）和低層接口（LowerLayerInterface-LLI）。FMS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶供

9、應(yīng)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)系并供應(yīng)不依靠設(shè)備的其次層訪問(wèn)接口。 (3)PROFIBUS-PA：PA的數(shù)據(jù)傳輸采納擴(kuò)展的PROFIBUS-DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備行為的PA行規(guī)。依據(jù)IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)，PA的傳輸技術(shù)可確保其本征平安性，而且可通過(guò)總線給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。使用連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)。 PROFIBUS的傳輸技術(shù) PROFIBUS供應(yīng)了三種數(shù)據(jù)傳輸類型： ·用于DP和FMS的RS485傳輸 采納的電纜屏蔽雙絞線； 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型； 通信速率9.6kbps/1200m，12Mbps/100m； 每段最多節(jié)點(diǎn)數(shù)32； 不支持總線供

10、電； ·用于PA的IEC1158-2傳輸 采納的電纜屏蔽雙絞線； 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型、樹形； 通信速率31.25kbps/1900m； 每段最多節(jié)點(diǎn)數(shù)32； 支持總線供電； ·用于DP和FMS的光纖傳輸 用于電磁兼容要求高和長(zhǎng)距離要求的場(chǎng)合； PROFIBUS的通信介質(zhì)訪問(wèn)掌握方式 PROFIBUS的通信介質(zhì)訪問(wèn)方式為分布式令牌方式，是一種時(shí)間觸發(fā)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。主節(jié)點(diǎn)之間為令牌環(huán)傳遞方式，主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間為主從輪詢方式。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)得到令牌后，允許它在肯定的時(shí)間內(nèi)與從節(jié)點(diǎn)和（或）其他主節(jié)點(diǎn)通信。令牌在全部主節(jié)點(diǎn)中循環(huán)一周期的最長(zhǎng)時(shí)間（設(shè)定周期TTR）是事先預(yù)定的，打算了各主節(jié)點(diǎn)的令

11、牌詳細(xì)保持時(shí)間的長(zhǎng)短。主節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)必需保證在事先定義的時(shí)間間隔內(nèi)主節(jié)點(diǎn)有充分的時(shí)間完成通訊任務(wù)，主節(jié)點(diǎn)與從節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換要盡可能快且簡(jiǎn)潔地完成數(shù)據(jù)傳輸。 為此，PROFIBUS的介質(zhì)訪問(wèn)掌握MAC協(xié)議設(shè)置了兩類時(shí)鐘計(jì)時(shí)器：一類是令牌運(yùn)行周期計(jì)時(shí)器，用于令牌的實(shí)際運(yùn)行周期TRR計(jì)時(shí)；另一類是持牌計(jì)時(shí)器，用于主節(jié)點(diǎn)令牌保持時(shí)間TTH計(jì)時(shí)，當(dāng)令牌到達(dá)某個(gè)主節(jié)點(diǎn)時(shí)，此節(jié)點(diǎn)的周期計(jì)時(shí)器開(kāi)頭計(jì)時(shí)。 當(dāng)令牌又一次到達(dá)主節(jié)點(diǎn)時(shí)，MAC將周期計(jì)時(shí)器的TRR值與設(shè)定周期值TTR的差值賦給持牌計(jì)時(shí)器，即TTH=TTR-TRR，持牌器依據(jù)該值掌握信息的傳送。 在持牌計(jì)時(shí)器掌握信息發(fā)送時(shí)，假如令牌到達(dá)超時(shí)，即TTH0，則此節(jié)點(diǎn)只可以發(fā)送一個(gè)高優(yōu)先級(jí)信息；假如令牌準(zhǔn)時(shí)到達(dá)，則此節(jié)點(diǎn)可以連續(xù)發(fā)送多個(gè)等待發(fā)送的高優(yōu)先