PROFIBUS 現(xiàn)場總線

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1、PROFIBUS現(xiàn)場總線一、PROFIBUS現(xiàn)場總線概述PROFIBUS(ProcessFieldbus的縮寫)是一種國際化的、開放的、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。它廣泛應(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、電力等其他自動(dòng)化領(lǐng)域。二、PROFIBUS的通信模型PROFIBUS通信模型參照了ISO/OSI參考模型的第1層（物理層）和第2層（數(shù)據(jù)鏈路層），其中FMS還采用了第7層（應(yīng)用層）,另外增加了用戶層。PROFIBUS－DP和PROFIBUS－FMS的第1層和第2層相同，PROFIBUS-F

2、MS有第7層，PROFIBUS－DP無第7層。PROFIBUS－PA有第1層和第2層，但與DP/FMS有區(qū)別，無第7層。PROFIBUS通信模型三、協(xié)議通信方法PROFIBUS提供了三種通信協(xié)議類型：DP、FMS和PA。1、PROFIBUS－DPPROFIBUS－DP通信協(xié)議定義了第1層、第2層和用戶接口層，未定義第3層到第7層，這種精簡的結(jié)構(gòu)確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚儆行?。直接?shù)據(jù)鏈路映象（DDLM，directdatalinkmapper）提供了訪問第2層的用戶接口，用戶接口規(guī)定了用戶和系統(tǒng)以及各類設(shè)備可以調(diào)用

3、的應(yīng)用功能，并描述了各種設(shè)備的設(shè)備行為。物理層采用RS—485傳輸技術(shù)或光纖傳輸技術(shù)。DP協(xié)議的用戶層包括DP基本功能、DP擴(kuò)展功能和DP行規(guī)。2、PROFIBUS－FMSPROFIBUS－FMS通信協(xié)議定義了第1層、第2層和第7層，第7層又分為現(xiàn)場總線報(bào)文規(guī)范（FMS，fieldbusmessagespecification）和低層接口（LLI，lowerlayerinterface）。FMS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供通信服務(wù)。LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系，并向FMS提供不依賴于設(shè)備的對第2層的訪問接口。第2層

4、現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路（FDL，fieldbusdatalink）用于完成總線訪問控制及保證數(shù)據(jù)的可靠性。第1層采用RS—485傳輸技術(shù)或光纖傳輸技術(shù)。PROFIBUS－DP和PROFIBUS－FMS使用相同的傳輸技術(shù)和總線存取協(xié)議，因此，它們可以同時(shí)在同一根電纜上運(yùn)行。3．PROFIBUS－PAPROFIBUS－PA使用擴(kuò)展的PROFIBUS－DP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，另外還規(guī)定了現(xiàn)場設(shè)備的設(shè)備行規(guī)。根據(jù)IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)，這種傳輸技術(shù)可以確保其本質(zhì)安全，并可以通過總線對現(xiàn)場設(shè)備供電。使用DP/PA段耦合器可將P

5、ROFIBUS－PA設(shè)備集成到PROFIBUS－DP網(wǎng)段中。四、PROFIBUS的數(shù)據(jù)傳輸和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1、用于DP和FMS的RS-485傳輸技術(shù)（1）傳輸程序用于PROFIBUSRS-485的傳輸程序是以半雙工、異步、無間隙同步為基礎(chǔ)的。數(shù)據(jù)發(fā)送用NRZ（不歸零）編碼，即1個(gè)字符禎為11位（bit）。當(dāng)發(fā)送位（bit）時(shí)，由二進(jìn)制“0”到“1”轉(zhuǎn)換期間的信號(hào)形狀不改變。B導(dǎo)線二進(jìn)制信號(hào)101101A導(dǎo)線（2）傳輸電纜最大長度與波特率有關(guān)，速率越高，距離越短總線上的所有設(shè)備（站點(diǎn)）都要采用相同的傳輸速率，A型電纜

6、（0.34mm)和B型電纜(0.22mm)。（3）、總線連接國際性的PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)EN50170推薦使用9針D型連接器用于總線站與總線的相互連接。D型連接器的插座與總線站相連接，而D型連接器的插頭與總線電纜相連接。（4）、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)PROFIBUS——DP單主站系統(tǒng)當(dāng)需要連接的站超過32個(gè)時(shí)，必須將PROFIBUS系統(tǒng)分成若干個(gè)總線段，使用中繼器連接各個(gè)總線段。由中繼器構(gòu)成連接段2、用于PA的IEC61158-2傳輸技術(shù)PROFIBUS-PA采用符合IECl158-2標(biāo)準(zhǔn)的傳輸技術(shù)。這種技術(shù)確保本質(zhì)安全并

7、通過總線直接給現(xiàn)場設(shè)備供電。數(shù)據(jù)傳輸使用非直流傳輸?shù)奈煌?、曼徹斯特編碼(也稱H1編碼)。（1）、數(shù)據(jù)傳輸用曼徹斯特編碼傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，信號(hào)從0變到1時(shí)發(fā)送二進(jìn)制“0”，信號(hào)從1變到0時(shí)發(fā)送二進(jìn)制“1”。數(shù)據(jù)的發(fā)送采用調(diào)節(jié)電流+/-9mA到總線系統(tǒng)的基本電流IB的方法來實(shí)現(xiàn)，如圖6-7所示。傳輸速率為31.25kbit/s。（2）、傳輸電纜傳輸介質(zhì)是屏蔽/非屏蔽雙絞線，總線電纜的特性決定了總線的最大擴(kuò)展、可連接的總線站數(shù)和對電磁干擾的靈敏度。（3）、總線連接在一個(gè)PA總線段上最多可連接32個(gè)站。最大的總線段長度在

8、很大程度上取決于供電裝置、導(dǎo)線類型和所連接的站的電流消耗。PA的總線連接（4）、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)PROFIBUS-PA的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以有多種形式，可以實(shí)現(xiàn)樹形、總線型或其組合結(jié)構(gòu)。