ProfiBus现场总线标准

CAN总线和PROFIBUS总线现场总线是应用在生产现场与微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点通信的系统也称为开放式．全数字化．多点通信的底层控制网络。

①现场总线的定义： 现场总线是用于现场仪表与控制室之间的一种“全数字化，双向．多变量，多点多站的通信系统”其本质含义表现在以下六个方面：现场通信网络、现场设备互连、互操作性、分散功能模块和开放式互连网络②现场总线的优点： 实现了全数字化通信，不同厂家产品互操作；实现了真正的分布式控制(分散式控制)：可以传送多个过程变量的同时可将仪表标识符和简单诊断信息一并传送，可以产生最先进的现场仪表，多变量变送器；提高了测试精度；增强了系统的自治性。

③几种有影响的现场总线技术Lonworks也叫LON(Locai Operating Network)是一种得到广泛应用的现场总线，由美国Echelon公司推出它采用了ISQ／OSI模型的全部七层通讯协议，采用面的对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设计，在智能建筑中得到广泛的应用；CAN(Control Area Network控制局域网)由德国BOSCH公司推出用于汽车内部测量与执行部门之间的数据通信。

国内在三表系统及楼宇自控系统中得到应用。

PROFIBUS：是德国国家标准DINl9245和欧洲标准EN50170的现场总线标准，DP型用于分散外设间的高速数据传输适合于加工自动化领域的应用。

现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。

它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有 力的技术支持。

CAN(Controller Area Network)属于现场总线的范畴,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。

较 之目前许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言, 基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性： 首先, CAN控制器工作于多主方式,网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据,且CAN协议 废除了站地址编码,而代之以对通信数据进行编码,这可使不同的节点同时接收到相同的数据,这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性 强,并且容易构成冗余结构,提高系统的可靠性和系统的灵活性。

现场总线种类及标准现场总线是用于过程控制现场仪表与控制室之间的一个标准的、开放的、双向的多站数字通信系统。

随着计算机技术、通讯技术、集成电路技术的发展，以全数字式现场总线（FIELDBUS）为代表的互联规范，正在迅猛发展和扩大。

由于采用现场总线将使控制系统结构简单，系统安装费用减少并且易于维护；用户可以自由选择不同厂商、不同品牌的现场设备达到最佳的系统集成等一系列的优点，现场总线技术正越来越受到人们的重视。

近十几年由于现场总线的国际标准不能建立，现场总线发展的种类较多，约有40余种：如德国西门子公司Siemens的ProfiBus，法国的FIP，英国的ERA，挪威的FINT，Echelon公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，CarloGarazzi公司的Dupline，丹麦ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI（ActraturSensorInterface），MODBus，SDS，Arcnet，国际标准组织-基金会现场总线FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美国的DeviceNet与ControlNet等等。

现场总线的种类主要有：基金会现场总线FF；ProfiBus；WorldFIP；ControlNet/DeviveNet；CAN等1、基金会现场总线FF现场总线基金会包含100多个成员单位，负责制订一个综合IEC/ISA标准的国际现场总线。

它的前身是可互操作系统协议ISP（InterperableSystemProtocol）--基于德国的ProfiBis标准，和工厂仪表世界协议WORLD （WorldFactoryInstrumentationProtocol）--基于法国的FIP标准。

ISP和WORLDFIP于1994年6月合并成立了现场总线基金会。

Profibus 与profinet什么是PROFIBUS（1） 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。

PROFIBUS 传送速度可在9.6kbaud~12Mbaud范围内选择且当总线系统启动时，所有连接到总线上的装置应该被设成相同的速度。

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。

（2） PROFIBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS－DP（ Decentralized Periphery）．PROFIBUS－PA（Process Automation ）．PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )。

主要使用主-从方式，通常周期性地与传动装置进行数据交换。

（3） 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24VDC或4－20mA信号传输。

（4） PORFIBUS－PA：专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并有本征安全规范。

（5） PROFIBUS－FMS：用于车间级监控网络，是一个令牌结构．实时多主网络。

（6） 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。

（7）与其它现场总线系统相比，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。

PR ＯFIBU Ｓ现场总线的通信原理1． 引言PRO ＦIBU Ｓ是一种国际性的开放式现场总线标准,是唯一的全集成H1（过程）和H2(工厂自动化）现场总线解决方案[１]，它不依赖于产品制造商，不同厂商生产的设备无须对其接口进行特别调整就可通信，因此它广泛应用于制造加工、楼宇和过程自动化等自动控制领域。

它包括3个兼容版本，P ｒｏfibus －DP(H2)、Prof ｉｂus-PA(Ｈ１)、Ｐrofibu ｓ-F ＭS 。

DP 是经过优化的高速、廉价的通信接口,专为自动控制系统和设备级分散I ／O 之间通信设计,可取代2４Ｖ或0~2０ｍA 并行信号线。

也可用于分布式控制系统的高速数据传输。

FM Ｓ用于车间级通用性中等传输速度的循环和非循环通信,适用于传感器、执行器、ＰLC 等一般自动控制系统。

PA 是专为过程自动化设计的标准本质安全传输技术,满足IEC1158－2中规定的通信规程，适用于安全性要求高以及由总线供电的场合。

PROFI ＢUS 可使分散式数字化控制器从现场底层到车间级网络化,总线系统分为主站和从站,主站决定总线的数据通信,从站仅对接收到的信息给予确认或当主站发出请求时向它发送信息[2]。

2． PROF ＩＢＵＳ的协议结构PR ＯＦＩＢUS 的协议结构是根据ＩS Ｏ７4９8国际标准化开发式互联网络（OSI ）作为参考模型，具体结构如图1所示。

图1 ＰROFIBUS 协议结构图PRO ＦIBUS －D Ｐ使用了第１、2层和用户接口，这样确保了数据传输快速和有效地进行，直接数据链路映像（DDL Ｍ)使用户接口易于进入第２层。

PROFIBU Ｓ-F ＭS 对第1、2、7层均加以定义。

应用层包括现场总线信息规范（FMS ）和底层接口(LLI)。

ＦM Ｓ包括了应物理（1数据链路（2（3）~（6（7...用协议并向用户提供可广泛选用的通信服务；ＬＬI 协调不同通信关系并保证FMS 不依赖设备访问第二层,第二层(F ＤL)提供总线访问控制并保证数据的可靠性。

现场总线PROFIBUS技术要点2.1 PROFIBUS概貌(1) 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。

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。

(2) PROFIBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery）、PROFIBUS-PA(Process Automation)、PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification)。

(3) 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24VDC或4-20mA信号传输。

(4) PROFIBUS-PA：专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并有本征安全规范。

(5) PROFIBUS-FMS：用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。

(7) 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。

2.2 PRFIBUS基本特性2.2.1 PROFIBUS协议结构PROFIBUS协议结构是根据ISO7498国际准，以开放式系统互联网络（Open System Interconnection-SIO）作为参考模型的。

该模型共有七层，如下图2-1所示：图2-1：PROFIBUS协议结构(1) PROFIBUS-DP：定义了第一、二层和用户接口。

第三到七层未加描述。

用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为。

(2) PROFIBUS-FMS：定义了第一、二、七层，应用层包括现场总线信息规范（Fieldbus Message Specification-FMS）和低层接口（Lower Layer Interface-LLI）。

Profibus网所谓终端匹配就是在信号传输线的两头各串入一个与电缆特征阻抗相等的电阻。

当信号在一根长电缆上传输或是有很高的数据速率时，电缆将呈现传输线的特性，即信号在线路上以一定的速度传播开来，从而形成行波。

当遇到不连续的阻抗时，就会产生反射波，反射波与原来信号叠加，从而造成原来信号的失真。

一般来讲，经过几个回合的反射振荡后，会恢复原来信号的电平，加终端匹配就是要消除或减少线路中这种反射振荡。

在Profibus-DP规范中，其终端匹配电阻为220欧。

可见它的线缆特征阻抗比较特殊。

（转）插头：（西门子SUBCON-PLUS-PROFIB/SC2）终端电阻阻值：220欧姆内阻：无穷大●共有两组Profibus网线接线端子，第一组（A1，B1），第二组（A2，B2）。

●终端电阻开关为“ON”时，进线出线两组端子断开。

终端电阻开关为“OFF”时，进线出线两组端子导通。

●终端电阻开关为“ON”时，进线出线两组端子断开，终端电阻并联在进线端，测量A1，B1之间的阻值应为终端电阻与整条进线回路并联后的阻值。

测量A2，B2之间的阻值应为出线回路的阻值。

●终端电阻开关为“OFF”时，进线出线两组端子导通，此时测量进线端或者出线端的阻值都应为整条Profibus网络回路的阻值。

编码器：（以热区常用绝对值编码器5001为例）终端电阻阻值：200欧姆内阻：30千欧●共有两组Profibus网线接线端子，右面为第一组（A1，B1），左面为第二组（A2，B2）。

●终端电阻开关为“ON”或“OFF”时，两组端子都则导通。

●终端电阻开关为“ON”时，此时测量进线端或者出线端的阻值都应为进线回路电阻，出线回路电阻，终端电阻三个电阻并联后的阻值（因此，将作为中间节点的编码器的开关设置为ON，会导致整个网络电阻阻值变小而致使整条网络瘫痪）。

●终端电阻开关为“OFF”时，此时测量进线端或者出线端的阻值都应为进线回路电阻，出线回路电阻并联后的阻值。