PROFIBUS-DP總線(xiàn)及在煙草設備上的應用

一、前言

　　PROFIBUS是 Process Fieldbus 的縮寫(xiě)，是一種國際性的開(kāi)放式的現場(chǎng)總線(xiàn)標準，即EN50170歐洲標準。根據應用特點(diǎn)將PROFIBUS分為以下三個(gè)兼容版本：

　　1. PROFIBUS-DP：一般應用于工廠(chǎng)自動(dòng)化，經(jīng)過(guò)優(yōu)化的高速、廉價(jià)的通訊連接，專(zhuān)為自動(dòng)控制系統和設備級分散I/O之間的通訊設計，可取代價(jià)格昂貴的24V或0—20MA并行信號線(xiàn)，用于分布式控制系統的高速數據傳輸。

　　2. PROFIBUS-FMS：一般應用于通用性自動(dòng)化，解決車(chē)間級通用性通訊任務(wù)，提供大量的通訊服務(wù)，完成中等傳輸速度的循環(huán)和非循環(huán)通信任務(wù)。

　　3. PROFIBUS-PA：專(zhuān)為過(guò)程自動(dòng)化設計，標準的本質(zhì)安全的傳輸技術(shù)，實(shí)現了IEC1158-2中規定的通信規程，用于對安全性要求高的場(chǎng)合及由總線(xiàn)供電的站點(diǎn)。

　　目前世界上近300家自動(dòng)化技術(shù)生產(chǎn)廠(chǎng)家為它們生產(chǎn)的近5000種產(chǎn)品提供PROFIBUS接口，在煙草行業(yè)，隨著(zhù)技術(shù)改造的逐步深人，PROFIBUS產(chǎn)品應用日益增加，特別是帶PROFIBUS-DP接口的產(chǎn)品，廣泛應用在濾嘴成型、卷接、卷煙/濾棒儲存輸送等設備的自動(dòng)控制系統、傳感器、人機界面（HMI）及驅動(dòng)器件上，大大簡(jiǎn)化和方便了設備安裝、檢修及維護，提高了設備的可靠性及有效作業(yè)率。

二、PROFIBUS-DP總線(xiàn)的主要特點(diǎn)

　　1. 傳輸簡(jiǎn)單、安全、快捷：其傳輸技術(shù)如圖一所示采用一種兩端有終端的總線(xiàn)拓撲，可確保在運行期間接入和斷開(kāi)一個(gè)或多個(gè)站而不影響其它站。

　　PROFIBUS-DP總線(xiàn)允許選擇RS485或光纖兩種不同的物理層，一般設備級現場(chǎng)總線(xiàn)采用RS485，傳輸介質(zhì)采用屏蔽雙絞銅線(xiàn)電纜，其傳輸速度在9.6kb/s—12Mb/s間可選，通過(guò)中繼器可將輸送距離延長(cháng)到10公里，在不帶中繼器的情況下，電纜的最大長(cháng)度取決于傳輸速度，如表一所示：

　　2. 系統培置高度靈活：PROFIBUS-DP總線(xiàn)可根據需要構成單主站和多主站系統：

　　單主站系統只有一個(gè)活動(dòng)主站，可獲得最短的總體循環(huán)時(shí)間。

　　多主配置中，總線(xiàn)上的主站與各自的從站構成相互獨立的子系統或作為網(wǎng)上附加配置和診斷設備，任何一個(gè)主站均可讀取DP從站的輸入輸出映像，但只有一個(gè)主站（系統配置時(shí)指定的DPM1）寫(xiě)入輸出數據。

　　PROFIBUS-DP總線(xiàn)最多允許127個(gè)站點(diǎn)，其輸入和輸出報文最多包含246個(gè)字節的信息量。

　　3. 診斷功能強大：診斷信息分成本站診斷、模塊診斷和通道診斷三類(lèi)，經(jīng)過(guò)擴展的PROFIBUS-DP可對故障進(jìn)行快速定位，診斷信息在總線(xiàn)上傳輸并由主站收集。

　　4. 同步功能?chē)栏?、保護機制可靠：PROFIBUS-DP總線(xiàn)在控制指令中允許輸入輸出的同步，并由同步模式和鎖定模式確保數據傳輸的同步操作。

　　PROFIBUS-DP總線(xiàn)通過(guò)以下四項保護措施保證數據的可靠傳輸和接收：

　?、?所有信息傳輸以海明距離HD=4進(jìn)行;

　?、?DP從站帶有看門(mén)狗定時(shí)器;

　?、?DP從站輸入輸出從站保護;

　?、?DP主站上帶可變定時(shí)器的用戶(hù)數據傳送監視。

　　5. PROFIBUS-DP總線(xiàn)產(chǎn)品互換性強、使用簡(jiǎn)單：由于PROFIBUS行規對系統行為進(jìn)行詳細的規定，因而保證了同類(lèi)產(chǎn)品嚴格互換，另外PROFIBUS-DP總線(xiàn)產(chǎn)品的不同性能特征均在數據庫文件（GSD）中具體說(shuō)明，使用基于GSD文件的組態(tài)工具可將不同廠(chǎng)商的產(chǎn)品集成，從而達到使用簡(jiǎn)單、連接方便的效果。

　　6. PROFIBUS-DP總線(xiàn)產(chǎn)品性?xún)r(jià)比高：相對于控制系統，采用PROFIBUS-DP總線(xiàn)產(chǎn)品的系統安裝成本可降低40%，功能強大的工具減少了組態(tài)和維護費用，用成本低廉的雙絞電纜便可替代PLC/PC與I/O之間成本昂貴的電纜線(xiàn)，全分散性控制系統的體系結構簡(jiǎn)化了系統結構，提高了可靠性，系統的智能化、數字化提高了測量與控制的精確度，減少了傳送誤差。

三、PROFIBUS-DP總線(xiàn)的協(xié)議結構

　　PROFIBUS-DP協(xié)議的結構定向根據ISO7498國際標準以開(kāi)放系統互連網(wǎng)絡(luò )OSI為參考模型，如圖二所示：

　　PROFIBUS-DP使用第1層，第2層和用戶(hù)接口，第3層到第7曾未加以描述，這種流體型結構確保了數據傳輸的快速和有效，直接數據鏈路映像（DDLM）提供易于進(jìn)入第2層的用戶(hù)接口，用戶(hù)接口規定了用戶(hù)及系統以及不同設備可以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，還提供傳輸用的RS485傳輸技術(shù)或光纖。