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PROFIBUS通信概述解析

【摘要】:PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。与其他现场总线系统相比,PROFIBUS的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证,并经实际应用验证具有普遍性。PROFIBUS开放性和不依赖于厂商的通信的设想,已在10多万成功应用中得以实现。图10-3 PROFIBUS协议结构在总线初始化和启动阶段建立令牌环。

1.概述

PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准,它广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他领域自动化。PROFIBUS已被纳入现场总线的国际标准IEC 61158和欧洲标准EN 50170,并于2001年被定为我国的国家机械行业标准JB/T10308.3—2001[1]

PROFIBUS由三个兼容部分组成,即PROFIBUS-DP(Decentralized Periphery)、PROFI-BUS-PA(Process Automation)和PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification)。其中PROFIBUS-DP是一种高速低成本通信,用于设备级控制系统与分散式I/O的通信,使用PROFIBUS-DP可取代办DC 24V或4~20mA信号传输。而PROFIBUS-PA是专为过程自动化设计,可使传感器和执行机构连在一根总线上,并有本征安全规范。PROFIBUS-FMS则用于车间级监控网络,是一个令牌结构、实时多主网络。

PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络,从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案

与其他现场总线系统相比,PROFIBUS的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证,并经实际应用验证具有普遍性。目前已应用的领域包括加工制造,过程控制和自动化等。PROFIBUS开放性和不依赖于厂商的通信的设想,已在10多万成功应用中得以实现。市场调查确认,在德国和欧洲市场中PROFIBUS占开放性工业现场总线系统的市场超过40%。PROFIBUS有国际著名自动化技术装备的生产厂家支持,它们都具有各自的技术优势并能提供广泛的优质新产品和技术服务。

2.可以连接到PROFIBUS-DP的设备

如图10-2所示,大多数设备可以作为DP主站或DP从站连接至PROFIBUS-DP,唯一的限制是它们的行为必须符合标准IEC 61784-1:2002 Ed1 CP 3/1。对于其他设备,可以使用以下产品系列的设备:

● SIMATIC S7/M7/C7

● SIMATIC S5

● SIMATIC PD/PC

● SIMATIC HMI(操作面板(OP)、操作员站(OS)以及文本显示(TD)操作员控制和监视设备)

● 其他厂家的设备

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图10-2 可以连接到PROFIBUS-DP的设备

3.PROFIBUS协议结构

图10-3所示为PROFIBUS的协议结构,PROFIBUS采用主站(Master)之间的令牌(Token)传递方式和主站与从站(Slave)之间的主-从方式。当某主站得到令牌报文后可以与所有主站和从站通信。

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图10-3 PROFIBUS协议结构

在总线初始化和启动阶段建立令牌环。在总线运行期间,从令牌环中去掉有故障的主动节点,将新上电的主动节点加入到令牌环中。监视传输介质和收发器是否有故障,检查站点地址是否出错,以及令牌是否丢失或有多个令牌。

DP主站与DP从站间的通信基于主-从原理,DP主站按轮询表依次访问DP从站。报文循环由DP主站发出的请求帧(轮询报文)和由DP从站返回的响应帧组成。