大同西門子一級代理商

時間：2018-09-12

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西門子電纜代理商前言

PROFIBUS的大優(yōu)點在于具有穩(wěn)定的**標準E**0170作保證，并經實際應用驗證具有普遍性。目前已廣泛應用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通電力等領域。PROFIBUS由3個兼容部分組成，即PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分布I/O系統(tǒng)）、PROFIBUS-PA（Process Automation，現(xiàn)場總線信息規(guī)范）和PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification，過程自動化）。

PROFIBUS-DP是一種高速、低成本通信，專門用于設備級控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代24V DC或4~20mA信號傳輸。PORFIBUS-PA專為過程自動化設計，可使傳感器和執(zhí)行機構連在一根總線上，并有本質安全規(guī)范。PROFIBUS-FMS用于車間級監(jiān)控網絡，是一個令牌結構的實時多主網絡。

1．PROFIBUS的協(xié)議結構

PROFIBUS協(xié)議結構是根據(jù)ISO7498**標準，以OSI作為參考模型的。PROFIBUS-DP定義了第1、2層和用戶接口。*3到7層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設備可調用的應用功能，并詳細說明了各種不同PROFIBUS-DP設備的設備行為。PROFIBUS-FMS定義了第1、2、7層，應用層包括現(xiàn)場總線信息規(guī)范（FMS）和低層接口（LLI）。FMS包括了應用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務；LLI協(xié)調不同的通信關系并提供不依賴設備的*2層訪問接口。PROFIBUS-PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴展的PROFIBUS-DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場設備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1157-2標準，PA的傳輸技術可確保其本質安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網絡。

2．PROFIBUS的傳輸技術

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

RS-485傳輸是PROFIBUS常用的一種傳輸技術，通常稱之為H2。RS-485傳輸技術用于PROFIBUS-DP與PROFIBUS-FMS。

RS-485傳輸技術基本特征是：網絡拓撲為線性總線，兩端有有源的總線終端電阻；傳輸速率為9.6kbps~12Mbps；介質為屏蔽雙電纜，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傳輸設備安裝要點：全部設備均與總線連接；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；當分段站**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**過4個；傳輸速率可選用9.6kbps~12Mbps，一旦設備投入運行，全部設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傳輸技術的PROFIBUS網絡好使用9針D型插頭。當連接各站時，應確保數(shù)據(jù)線不要擰，系統(tǒng)在高電磁**環(huán)境下運行應使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可提高電磁兼容性（EMC）。如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應在兩端與保護接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來復蓋，以保持良好的傳導性。

（2）IEC1157-2傳輸技術

IEC1l57-2的傳輸技術用于PROFIBUS-PA，能滿足化工和石油化工業(yè)的要求。它可保持其本質安全性，并通過總線對現(xiàn)場設備供電。IEC1157-2是一種位同步協(xié)議，可進行無電流的連續(xù)傳輸，通常稱為H1。

（3）光纖傳輸技術

PROFIBUS系統(tǒng)在電磁干擾很大的環(huán)境下應用時，可使用光纖導體，以增加高速傳輸?shù)木嚯x。可使用兩種光纖導體：一種是價格低廉的塑料纖維導體，供距離小于50m情況下使用；另一種是玻璃纖維導體，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信號轉換成光纖導體信號或將光纖導體信號轉換成RS-485信號。

3. PROFIBUS總線存取控制技術

PROFIBUS-DP、FMS、PA均采用一樣的總線存取控制技術，它是通過OSI參考模型*2層（數(shù)據(jù)鏈路層）來實現(xiàn)的，它包括保證數(shù)據(jù)可靠性技術及傳輸協(xié)議和報文處理。在PROFIBUS中，*2層稱之為現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層（FDL，F(xiàn)ieldbus Data link）。介質存取控制（M A C， Medium Access Control）具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦?，MAC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)議的設計要滿足介質存取控制的兩個基本要求：

1）在復雜的自動化系統(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。

2）在復雜的程序控制器和簡單的I/O設備（從站）間通信，應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)定的時間內得到總線存取權（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行。主站得到總線存取令牌時可依照主-從通信關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，主站介質存取控制MAC的任務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)。

*2層的另一重要工作任務是保證數(shù)據(jù)的高度完整性。PROFIBUS在*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。

4．PROFIBUS-DP基本功能

PROFIBUS-DP用于現(xiàn)場設備級的高速數(shù)據(jù)傳送，主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息。總線循環(huán)時間必須要比主站（PLC）程序循環(huán)時間短。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外，PROFIBUS-DP還提供智能化設備所需的非周期性通信以進行組態(tài)、診斷和報警處理。

（1）PROFIBUS-DP基本特征

采用RS-485雙線、雙線電纜或光纜傳輸，傳輸速率從9.6kbps到12Mbps。各主站間令牌傳遞，主站與從站間為主-從傳送。支持單主或多主系統(tǒng)，總線上多站點（主-從設備）數(shù)為126。采用點對點（用戶數(shù)據(jù)傳送）或廣播（控制指令）通信。循環(huán)主-從用戶數(shù)據(jù)傳送和非循環(huán)主-主數(shù)據(jù)傳送?？刂浦噶钤试S輸入和輸出同步。同步模式為輸出同步；鎖定模式為輸入同步。

DP主站和DP從站間的循環(huán)用戶有數(shù)據(jù)傳送。各DP從站的動態(tài)激活和可激活。DP從站組態(tài)的檢查。強大的診斷功能，三級診斷信息。輸人或輸出的同步。通過總線給DP從站賦予地址。通過總線對DP主站（DPM1）進行配置，每DP從站的輸入和輸出數(shù)據(jù)大為246字節(jié)。所有信息的傳輸按海明距離HD=4進行。DP從站帶看門狗定時器（Watchdog Timer）。對DP從站的輸入/輸出進行存取保護。DP主站上帶可變定時器的用戶數(shù)據(jù)傳送監(jiān)視。

每個PROFIBUS-DP系統(tǒng)包括3種類型設備：第一類DP主站（DPM1）、第二類DP主站（DPM2）和DP從站。DPM1是是中央控制器，它在預定的周期內與分散的站（如DP從站）交換信息。典型的DPM1如PLC、PC等；DPM2是編程器、組態(tài)設備或操作面板，在DP系統(tǒng)組態(tài)操作時使用，完成系統(tǒng)操作和監(jiān)視目的；DP從站是進行輸入和輸出信息采集和發(fā)送的外圍設備，是帶二進制值或模擬量輸入輸出的I/O設備、驅動器、閥門等。

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詞條說明
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