PROFIBUS是什么？

PROFIBUS是過(guò)程現場(chǎng)總線(xiàn)的縮寫(xiě)，于1989年正式成為現場(chǎng)總線(xiàn)的國際標準。目前在多種自動(dòng)化的領(lǐng)域中占據主導地位，全世界的設備節點(diǎn)數已經(jīng)超過(guò)2000萬(wàn)。它由三個(gè)兼容部分組成，即PROFIBUS－DP（ Decentralized Periphery）．PROFIBUS－PA（Process Automation ）．PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )。其中PROFIBUS－DP應用于現場(chǎng)級，它是一種高速低成本通信，用于設備級控制系統與分散式I/O之間的通訊，總線(xiàn)周期一般小于10ms，使用協(xié)議第1、2層和用戶(hù)接口，確保數據傳輸的快速和有效進(jìn)行。；PROFIBUS－PA適用于過(guò)程自動(dòng)化，可使傳感器和執行器接在一根共用的總線(xiàn)上，可應用于本征安全領(lǐng)域；PROFIBUS－FMS用于車(chē)間級監控網(wǎng)絡(luò )，它是令牌結構的實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò )，用來(lái)完成控制器和智能現場(chǎng)設備之間的通信以及控制器之間的信息交換。主要使用主-從方式，通常周期性地與傳動(dòng)裝置進(jìn)行數據交換

PROFIBUS基本特性

Profibus可使分散式數字化控制器從現場(chǎng)底層到車(chē)間級網(wǎng)絡(luò )化，與其他現場(chǎng)總線(xiàn)相比，Profibus的重要優(yōu)點(diǎn)是具有穩定的國際標準EN50170作保證，并經(jīng)實(shí)際應用驗證具有普遍性，它包括了加工制造、過(guò)程和數字自動(dòng)化等廣泛的應用領(lǐng)域，并可同時(shí)實(shí)現集中控制、分散控制和混合控制三種方式。該系統分為主站和從站：

主站決定總線(xiàn)的數據通信，當主站得到總線(xiàn)控制權（令牌）時(shí)，沒(méi)有外界請求也可以主動(dòng)發(fā)送信息。在Profibus協(xié)議中主站也稱(chēng)為主動(dòng)站。

從站為外圍設備，典型的從站包括：輸入/輸出裝置、閥門(mén)、驅動(dòng)器和測量發(fā)射器。它們沒(méi)有總線(xiàn)控制權，僅對接收到的信息給予確認或當主站發(fā)出請求時(shí)向它發(fā)送信息。從站也稱(chēng)為被動(dòng)站。由于從站只需總線(xiàn)協(xié)議的一小部分，所以實(shí)施起來(lái)特別經(jīng)濟。

PROFIBUS性能

與其它現場(chǎng)總線(xiàn)系統相比，PROFIBUS的最大優(yōu)點(diǎn)在于具有穩定的國際標準EN50170作保證，并經(jīng)實(shí)際應用驗證具有普遍性。目前已應用的領(lǐng)域包括加工制造．過(guò)程控制和自動(dòng)化等。PROFIBUS開(kāi)放性和不依賴(lài)于廠(chǎng)商的通信的設想，已在10多萬(wàn)成功應用中得以實(shí)現。市場(chǎng)調查確認，在德國和歐洲市場(chǎng)中PROFIBUS占開(kāi)放性工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)系統的市場(chǎng)超過(guò)40%。PROFIBUS有國際著(zhù)名自動(dòng)化技術(shù)裝備的生產(chǎn)廠(chǎng)商支持，它們都具有各自的技術(shù)優(yōu)勢并能提供廣泛的優(yōu)質(zhì)新產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)。

PROFIBUS結構

PROFIBUS協(xié)議結構是根據ISO7498國際標準，以開(kāi)放式系統互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )（Open System Interconnection-OSI）作為參考模型的。該模型共有七層?！。?）PROFIBUS－DP：定義了第一．二層和用戶(hù)接口。第三到七層未加描述。用戶(hù)接口規定了用戶(hù)及系統以及不同設備可調用的應用功能，并詳細說(shuō)明了各種不同PROFIBUS－DP設備的設備行為?！。?）PROFIBUS－FMS：定義了第一．二．七層，應用層包括現場(chǎng)總線(xiàn)信息規范（Fieldbus Message Specification - FMS）和低層接口(Lower Layer Interface － LLI)。FMS包括了應用協(xié)議并向用戶(hù)提供了可廣泛選用的強有力的通信服務(wù)。LLI協(xié)調不同的通信關(guān)系并提供不依賴(lài)設備的第二層訪(fǎng)問(wèn)接口?！。?） PROFIBUS－PA：PA的數據傳輸采用擴展的PROFIBUS－DP協(xié)議。另外，PA還描述了現場(chǎng)設備行為的PA行規。根據IEC1158－2標準，PA的傳輸技術(shù)可確保其本征安全性，而且可通過(guò)總線(xiàn)給現場(chǎng)設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網(wǎng)絡(luò )?！∽ⅲ旱谝粚訛槲锢韺?，第二層為數據鏈路層，第三層為網(wǎng)絡(luò )層，第四層為傳輸層，第五層為會(huì )話(huà)層，第六層為表達層，第七層為應用層。需要注意的是，第三~六層在Profibus中沒(méi)有具體應用，但是這些層要求的任何重要功能都已經(jīng)集成在低層接口（LLI）中。

PROFIBUS應用

典型的工廠(chǎng)自動(dòng)化系統應該是三級網(wǎng)絡(luò )結構，基于現場(chǎng)總線(xiàn)Profibus-DP/PA控制系統位于工廠(chǎng)自動(dòng)化系統中的低層，即現場(chǎng)級和車(chē)間級?，F場(chǎng)總線(xiàn)Profibus是面向現場(chǎng)級和車(chē)間級的數字化通信網(wǎng)絡(luò )。

1.現場(chǎng)設備層

主要功能是連接現場(chǎng)設備，如分散式I/O、傳感器、驅動(dòng)器、執行機構、開(kāi)關(guān)設備等，完成現場(chǎng)設備控制及設備間連鎖控制。主站負責總線(xiàn)通信管理及所有從站的通信?？偩€(xiàn)上所有設備生產(chǎn)工藝控制程序均儲存 在主站中，并由主站執行。

2.車(chē)間監控層

車(chē)間級監控用來(lái)完成車(chē)間中生產(chǎn)設備之間的連接，如一個(gè)車(chē)間三條生產(chǎn)線(xiàn)主控制器之間的連接，完成車(chē)間級設備監控。車(chē)間級監控包括生產(chǎn)設備狀態(tài)在線(xiàn)監控、設備故障報警及維護等。通常還具有諸如生產(chǎn)統計、生產(chǎn)調度等車(chē)間級生產(chǎn)管理功能。車(chē)間級監控通常要設立車(chē)間監控室，在操作員工作站及打印設備上。車(chē)間級監控網(wǎng)絡(luò )可采用Profibus-FMS，它是一個(gè)多主網(wǎng)絡(luò )，在這一級，數據傳輸速度不是最重要的，而是要能夠傳送大容量信息。

3.工廠(chǎng)管理層

車(chē)間操作員工作站可通過(guò)集線(xiàn)器與車(chē)間辦公管理網(wǎng)連接，將車(chē)間生產(chǎn)數據送到車(chē)間管理層。車(chē)間管理網(wǎng)作為主網(wǎng)的一個(gè)子網(wǎng)，通過(guò)交換機、網(wǎng)橋或路由器等連接到廠(chǎng)區骨干網(wǎng)上，將車(chē)間數據集成到工廠(chǎng)管理層。

車(chē)間管理層通常所說(shuō)的以太網(wǎng)，即IEC802.3TCP/IP的通信協(xié)議標準。工廠(chǎng)骨干網(wǎng)可根據工廠(chǎng)實(shí)際情況，采用如FDDI或ATM等網(wǎng)絡(luò )。