PROFIBUS简介和应用技术

2023-11-20 理论教育版权反馈

【摘要】：PROFIBUS由以下3个兼容部分组成。2）PROFIBUS-PA：对于安全性要求较高的场合，制定了PROFIBUS-PA协议，这由DIN19245的第四部分描述。3）PROFIBUS-FMS：它的设计旨在解决车间一级通用性通信任务，FMS提供大量的通信服务，用以完成以中等传输速率进行的循环和非循环的通信任务。为了满足苛刻的实时要求，PROFIBUS协议具有如下特点：1）不支持长度大于235B的信息段。由许多短信息组成的长信息包不符合短信息的要求，因此，PROFIBUS不提供这一功能。图4-1 PROFIBUS的典型应用

PROFIBUS由以下3个兼容部分组成。

1）PROFIBUS-DP：用于传感器和执行器级的高速数据传输，它以DIN19245的第一部分为基础，根据其所需要达到的目标对通信功能加以扩充，DP的传输速率可达12Mbit/s，一般构成单主站系统，主站、从站间采用循环数据传输方式工作。

它的设计旨在用于设备一级的高速数据传输。在这一级，中央控制器（如PLC/PC）通过高速串行线与分散的现场设备（如I/O、驱动器、阀门等）进行通信。同这些分散的设备进行数据交换多数是周期性的。

2）PROFIBUS-PA：对于安全性要求较高的场合，制定了PROFIBUS-PA协议，这由DIN19245的第四部分描述。PA具有本质安全特性，它实现了IEC1158-2规定的通信规程。

PROFIBUS-PA是PROFIBUS的过程自动化解决方案，PA将自动化系统和过程控制系统与现场设备，如压力、温度和液位变送器等连接起来，代替了4～20mA模拟信号传输技术，在现场设备的规划、敷设电缆、调试、投入运行和维修等方面可节约成本40%之多，并大大提高了系统功能和安全可靠性，因此PA尤其适用于石油、化工、冶金等行业的过程自动化控制系统。

3）PROFIBUS-FMS：它的设计旨在解决车间一级通用性通信任务，FMS提供大量的通信服务，用以完成以中等传输速率进行的循环和非循环的通信任务。由于它是完成控制器和智能现场设备之间的通信，以及控制器之间的信息交换，因此，它考虑的主要是系统的功能，而不是系统的响应时间，应用过程通常要求的是随机的信息交换（如改变设定参数等）。强有力的FMS服务向人们提供了广泛的应用范围和更大的灵活性，可用于大范围和复杂的通信系统。

为了满足苛刻的实时要求，PROFIBUS协议具有如下特点：

1）不支持长度大于235B的信息段（实际最大长度为255B，数据最大长度为244B，典型长度为120B）。

2）不支持短信息组块功能。由许多短信息组成的长信息包不符合短信息的要求，因此，PROFIBUS不提供这一功能（实际使用中可通过应用层或用户层的制定或扩展来克服这一约束）。

3）本规范不提供由网络层支持运行的功能。

4）除规定的最小组态外，根据应用需求可以建立任意的服务子集。这对小系统（如传感器等）尤其重要。

5）其他功能是可选的，如口令保护方法等。

6）网络拓扑是总线型，两端带终端器或不带终端器。

7）介质、距离、站点数取决于信号特性，如对于屏蔽双绞线，单段长度小于或等于1.2km，不带中继器，每段32个站点。（网络规模：双绞线，最大长度为9.6km；光纤，最大长度为90km；最大站数，127个）(www.chuimin.cn)

8）传输速率取决于网络拓扑和总线长度，从9.6kbit/s到12Mbit/s不等。

9）可选第二种介质（冗余）。

10）在传输时，使用半双工、异步、滑差（Slipe）保护同步（无位填充）。

11）对于报文数据的完整性，使用海明距离（HD=4）、同步滑差检查和特殊序列，以避免数据的丢失和增加。