PROFIBUS-DP現場(chǎng)總線(xiàn)的結構及應用

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。目前已廣泛應用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通電力等領(lǐng)域。

Profibus由3個(gè)兼容部分組成，即PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分布I/O系統）、PROFIBUS-PA（Process Automation，現場(chǎng)總線(xiàn)信息規范）和PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification，過(guò)程自動(dòng)化）。

PROFIBUS-DP是一種高速、低成本通信，專(zhuān)門(mén)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24V DC或4～20mA信號傳輸。PORFIBUS-PA專(zhuān)為過(guò)程自動(dòng)化設計，可使傳感器和執行機構連在一根總線(xiàn)上，并有本質(zhì)安全規范。PROFIBUS-FMS用于車(chē)間級監控網(wǎng)絡(luò )，是一個(gè)令牌結構的實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò )。

1．PROFIBUS的協(xié)議結構
PROFIBUS協(xié)議結構是根據ISO7498國際標準，以OSI作為參考模型的。PROFIBUS-DP定義了第1、2層和用戶(hù)接口。第3到7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1、2、7層，應用層包括現場(chǎng)總線(xiàn)信息規范（FMS）和低層接口（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2層訪(fǎng)問(wèn)接口。PROFIBUS-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IEC1157-2標準，PA的傳輸技術(shù)可確保其本質(zhì)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．PROFIBUS的傳輸技術(shù)
PROFIBUS提供了三種數據傳輸型式：RS-485傳輸、IEC1157-2傳輸和光纖傳輸。
（1） RS-485傳輸技術(shù)
RS-485傳輸是PROFIBUS最常用的一種傳輸技術(shù)，通常稱(chēng)之為H2。RS-485傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-DP與PROFIBUS-FMS。

RS-485傳輸技術(shù)基本特征是：網(wǎng)絡(luò )拓撲為線(xiàn)性總線(xiàn)，兩端有有源的總線(xiàn)終端電阻；傳輸速率為9.6kbps～12Mbps；介質(zhì)為屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環(huán)境條件；不帶中繼時(shí)每分段可連接32個(gè)站，帶中繼時(shí)可多到127個(gè)站。

RS-485傳輸設備安裝要點(diǎn)：全部設備均與總線(xiàn)連接；每個(gè)分段上最多可接32個(gè)站（主站或從站）；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)終端電阻必須一直有電源；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)4個(gè)；傳輸速率可選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。電纜最大長(cháng)度取決于傳輸速率。采用RS-485傳輸技術(shù)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )最好使用9針D型插頭。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(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。

（2）IEC1157-2傳輸技術(shù)
IEC1l57-2的傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-PA，能滿(mǎn)足化工和石油化工業(yè)的要求。它可保持其本質(zhì)安全性，并通過(guò)總線(xiàn)對現場(chǎng)設備供電。IEC1157-2是一種位同步協(xié)議，可進(jìn)行無(wú)電流的連續傳輸，通常稱(chēng)為H1。

（3）光纖傳輸技術(shù)
PROFIBUS系統在電磁干擾很大的環(huán)境下應用時(shí)，可使用光纖導體，以增加高速傳輸的距離?？墒褂脙煞N光纖導體：一種是價(jià)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(chǎng)商提供專(zhuān)用總線(xiàn)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。