現場(chǎng)總線(xiàn)PROFIBUS技術(shù)要點(diǎn)
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(1) PROFIBUS是一種國際化、開(kāi)放式、不依賴(lài)于設備生產(chǎn)商的現場(chǎng)總線(xiàn)標準。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 Periphery）、PROFIBUS-PA(Process Automation)、PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification)。
(3) PROFIBUS-DP：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的通信。使用PROFIBUS-DP可取代辦24VDC或4-20mA信號傳輸。
(4) PROFIBUS-PA：專(zhuān)為過(guò)程自動(dòng)化設計，可使傳感器和執行機構聯(lián)在一根總線(xiàn)上，并有本征安全規范。
(5) PROFIBUS-FMS：用于車(chē)間級監控網(wǎng)絡(luò )，是一個(gè)令牌結構、實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò )。
(7) PROFIBUS是一種用于工廠(chǎng)自動(dòng)化車(chē)間級監控和現場(chǎng)設備層數據通信與控制的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)?？蓪?shí)現現場(chǎng)設備層到車(chē)間級監控的分散式數字控制和現場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò )，從而為實(shí)現工廠(chǎng)綜合自動(dòng)化和現場(chǎng)設備智能化提供了可行的解決方案。
2. PRFIBUS基本特性
2.1 PROFIBUS協(xié)議結構
PROFIBUS協(xié)議結構是根據ISO7498國際準，以開(kāi)放式系統互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )（Open System Interconnection-SIO）作為參考模型的。該模型共有七層，如下圖1所示：
圖1：PROFIBUS協(xié)議結構
(1) 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。
(2) 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。
(3) 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 )。
2.2 PROFIBUS傳輸技術(shù)
PROFIBUS提供了三種數據傳輸類(lèi)型：
· 用于DP和FMS的RS485傳輸。
· 用于PA的IEC1158-2傳輸。
· 光纖
2.2.1用于DP/FMS的RS485傳輸技術(shù)
由于DP與FMS系統使用了同樣的傳輸技術(shù)和統一的總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議，因而，這兩套系統可在同一根電纜上同時(shí)操作。
RS-485傳輸是PROFIBUS最常用的一種傳輸技術(shù)。這種技術(shù)通常稱(chēng)之為H2。采用的電纜是屏蔽雙絞銅線(xiàn)。
RS-485傳輸技術(shù)基本特征：
· 網(wǎng)絡(luò )拓撲：線(xiàn)性總線(xiàn)，兩端有有源的總線(xiàn)終端電阻。
· 傳輸速率：9.6K bit/s~12M bit/s
· 介質(zhì)：屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環(huán)境條件（EMC）。
· 站點(diǎn)數：每分段32個(gè)站（不帶中繼），可多到127個(gè)站（帶中繼）。
· 插頭連接：最好使用9針D型插頭。
2.2.2 RS-485傳輸設備安裝要點(diǎn)
(1) 全部設備均與總線(xiàn)連接。
(2) 每個(gè)分段上最多可接32個(gè)站（主站或從站）。
(3) 每段的頭和尾各有一個(gè)總線(xiàn)終端電阻，確保操作運行不發(fā)生誤差。兩個(gè)總線(xiàn)終端電阻必須永遠有電源。見(jiàn)圖2所示。
(4) 當分段站超過(guò)32個(gè)時(shí)，必須使用中繼器用以連接各總線(xiàn)段。串聯(lián)的中繼器一般不超過(guò)3個(gè)。見(jiàn)圖3所示：
圖2：PROFIBUD-DP和PROFIBUS-FMS的電纜接線(xiàn)和總線(xiàn)終端電阻
圖3: 每個(gè)分段上最多可接32個(gè)站（主站或從站）
(5) 電纜最大長(cháng)度取決于傳輸速率。如使用A型電纜，則傳輸速率與長(cháng)度如下表1：
表1
(6) A型電纜參數：
阻抗：135-165W 電容：〈 30pf/m 回路電阻：110W
線(xiàn)規：0.64mm 導線(xiàn)面積：>0.34mmW
(7) RS-485的傳輸技術(shù)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )最好使用9針D型插頭，插頭針腳定義和接線(xiàn)見(jiàn)圖2所示。
(8) 當連接各站時(shí)，應確保數據線(xiàn)不要擰絞，系統在高電磁發(fā)射環(huán)境（如汽車(chē)制造業(yè)）下運行應使用帶屛蔽的電纜，屏蔽可提高電磁兼容性（EMC）。
(9) 如用屏蔽編織線(xiàn)和屏蔽箔，應在兩端與保護接地連接，并通過(guò)盡可能的大面積屏蔽接線(xiàn)來(lái)復蓋，以保持良好的傳導性。另外建議數據線(xiàn)必須與高壓線(xiàn)隔離。www.diangon.com
(10) 超過(guò)500Kbit/s的數據傳輸速率時(shí)應避免使用短截線(xiàn)段，應使用市場(chǎng)上現有的插頭可使數據輸入和輸出電纜直接與插頭連接，而且總線(xiàn)插頭可在任何時(shí)候接通或斷開(kāi)而并不中斷其它站的數據通信。
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