基于profibus總線(xiàn)的應(yīng)用分析

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1、基于PROFIBUS總線(xiàn)的應(yīng)用分析（天津辰力工程設(shè)計(jì)有限公司300400）摘要：現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)集合了網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)字通信等技術(shù)方式，形成了智能、數(shù)字和多接點(diǎn)的通信方式。木文對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)描述，其中對(duì)常用的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的應(yīng)用要求進(jìn)行了重點(diǎn)闡述，為現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的研究提供了理論參考與借鑒。關(guān)鍵詞：PROFIBUS總線(xiàn)；應(yīng)用PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)全稱(chēng)為ProcessFieldBus,是1986年以德國(guó)丙門(mén)子公司為主的十幾家德岡公司、研究所共同推出的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，是德岡岡家現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)的EN50170現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)己被列入IE

2、C61158國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS是一種與制造無(wú)關(guān)的、開(kāi)放的廣泛應(yīng)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)化的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。目前，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)研究的國(guó)內(nèi)外機(jī)構(gòu)日益增多，其發(fā)展速度迅猛,廣泛應(yīng)用于樓宇自動(dòng)化、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)中。每推出新一代系統(tǒng)都會(huì)有效解決上一代系統(tǒng)的缺陷，不斷地更新?lián)Q代。其處于計(jì)算機(jī)通訊系統(tǒng)末端，可將微處理器放置在傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x表中，具有數(shù)字計(jì)算和通信能力，多向傳輸，多支路結(jié)構(gòu)，使得通信和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備結(jié)合成為可能?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)采用分布式控制跨網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)，可以保證通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝檢測(cè)，縮短了控制路線(xiàn)，保持系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間安全運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)

3、總線(xiàn)技術(shù)是集計(jì)算機(jī)、儀表、電子和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展到一定程度上的結(jié)晶。由于現(xiàn)在市場(chǎng)上的總線(xiàn)種類(lèi)繁多，且其標(biāo)準(zhǔn)不一致，所以想實(shí)現(xiàn)總線(xiàn)兼容是網(wǎng)難的，以太I(xiàn)M的研發(fā)和更廣泛的發(fā)展可以有效的解決難兼容的問(wèn)題，于此同時(shí)，也為現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的發(fā)展提供了更多的可能。一、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的特點(diǎn)①開(kāi)放性?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)致力于與標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成共識(shí)，公開(kāi)協(xié)議，設(shè)備廠家實(shí)時(shí)更新交換數(shù)據(jù)。②互相替換性。性能相似的設(shè)備可以進(jìn)行互換。③智能化?？梢栽诂F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中進(jìn)行工程量計(jì)算、補(bǔ)償計(jì)算、測(cè)量傳感等自動(dòng)控制的功能。④結(jié)構(gòu)模塊化。去掉了DCS的輸入/輸出單元和控制室。采用全新的全分散性控制結(jié)構(gòu)擁有更強(qiáng)的可靠性、靈活性，易于維修和改建。⑤組態(tài)靈活，

4、可以獲得儀表的實(shí)時(shí)狀態(tài)，對(duì)信息的診斷和監(jiān)控系統(tǒng)。二、常用的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)現(xiàn)己經(jīng)有40多種的總線(xiàn)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，但沒(méi)有一種總線(xiàn)可以達(dá)到全覆蓋。下面列舉幾種特色的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)見(jiàn)表1。①FF:基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)。現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì)是非營(yíng)利性的國(guó)家組織，其結(jié)構(gòu)由物理層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和用戶(hù)層構(gòu)成。它顯著的特點(diǎn)是可以做到即插即用，及時(shí)操作和交換性能相同的設(shè)備。②PROFIBUS。包括PROFIBUS—DP、PROFIBUS—FMS、PROFIBUS—PA，它支持主-從、多主-多從和主-主的聯(lián)絡(luò)形式。PROFIBUS—DP多用于加工自動(dòng)化控制的范疇，PROFIBUS-FMS應(yīng)用在樓宇自動(dòng)化、低壓開(kāi)關(guān)、紡織、可編程

5、控制器，PROFIBUS-PA則用于過(guò)程自動(dòng)化。③LONWORKS。分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，廣泛的應(yīng)用在樓宇自動(dòng)化、數(shù)據(jù)收集和工業(yè)控制等。④CAN。控制局域網(wǎng)，蘇顯著特點(diǎn)是是穩(wěn)定性高，靈活性強(qiáng)和實(shí)時(shí)性快。⑤HART。可追尋地址遠(yuǎn)程傳感通道的公開(kāi)通訊協(xié)議，在工業(yè)控制領(lǐng)域它是模擬系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字系統(tǒng)的過(guò)渡產(chǎn)品。三、PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信技術(shù)3.1PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)對(duì)分散過(guò)程設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行統(tǒng)一控制。第一、二層和用戶(hù)接U采用Profibus—DP，可以保證數(shù)據(jù)快速有效的傳輸，用戶(hù)接口的第二層功能映像由直接數(shù)據(jù)鏈路映像供給。協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖1所示。FMS包含了應(yīng)

6、用協(xié)議，并且可以提供廣的通信服務(wù)。PROFIBUS-PA數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUS一DP協(xié)議。3.2PROFIBUS傳輸技術(shù)PROFIBUS包括三種類(lèi)型:光纖(FO)、PA的IEC1158—2傳輸、FMS和DP的RS485傳輸。①光纖傳輸技術(shù)。電磁干擾強(qiáng)的情況下使用PROFIBUS系統(tǒng)，光纖導(dǎo)體可以加大傳輸?shù)木嚯x。②PA的IEC1158-2的傳輸技術(shù)廣泛應(yīng)用于石化和化工工業(yè)，艽無(wú)電流的連續(xù)傳輸技術(shù)，可以保證長(zhǎng)期穩(wěn)定的給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。③FMS和DP的RS485傳輸。RS485使用屏蔽雙絞銅線(xiàn)電纜，廣泛應(yīng)用于設(shè)施簡(jiǎn)單和高速傳輸?shù)念I(lǐng)域，RS485傳輸技術(shù)特點(diǎn)如表所示。RS485操作

7、簡(jiǎn)單，可以增加或者減少總線(xiàn)結(jié)構(gòu)上的站點(diǎn)，所有的設(shè)備均采用一樣的傳輸速度，電纜的傳輸速度決定其最大的長(zhǎng)度。3.3PROFIBUS總線(xiàn)存取協(xié)議PA、DP和FMS采用統(tǒng)一的協(xié)議，PROFIBUS協(xié)議設(shè)計(jì)需要滿(mǎn)足介質(zhì)控制的兩個(gè)基本要求:①限定的吋間間隔內(nèi)，每一個(gè)站點(diǎn)必須奮充足的吋間完成通信。②最大程度上縮短傳輸吋間。PROFIBUS包含主-從和主-主的令牌傳遞形式的總線(xiàn)存取協(xié)議。主-從形式是在主站得到總線(xiàn)存取令牌的時(shí)候可以與從站通信，任何主站都可以向從站索取和發(fā)送