PROFIBUS 规范(9)

浅谈Profibus总线电缆的安装规范1. 绪论1.1 选题背景1.2 研究现状1.3 研究目的和意义2. Profibus总线电缆的基本知识2.1 Profibus总线电缆的基本概念和特点2.2 Profibus总线电缆的分类和特性2.3 Profibus总线电缆的组成结构和标准3. Profibus总线电缆的安装要求3.1 Profibus总线电缆的敷设规范3.2 Profibus总线电缆的接线方式和接口规范3.3 Profibus总线电缆的屏蔽和绝缘处理要求4. Profibus总线电缆的故障排除和维护4.1 Profibus总线电缆的故障分类和排除方法4.2 Profibus总线电缆的保养和维护4.3 Profibus总线电缆的困境与解决5. 结论5.1 研究成果总结5.2 展望未来研究前景5.3 进一步提高Profibus总线电缆的可靠性与安全性的建议第一章绪论1.1 选题背景工业自动化系统是一个高度集成的系统，在实际应用中，各种设备之间要建立稳定、可靠的数据传输通道，这对于工业现代化进程至关重要。

在工业自动化中，Profibus总线系统因其在数据传输速率、传输距离、可靠性、可扩展性等方面均表现优异，被广泛应用。

Profibus总线电缆是Profibus网络中负责数据传输的一种重要组成部分。

为了确保Profibus总线电缆的稳定传输和安全性，对其安装规范进行深入研究和探讨十分必要。

1.2 研究现状当前，关于Profibus总线电缆安装规范的研究主要集中在以下几个方面：安装规范制定、安装应变和扭转、信号干扰、接线技术、扼流圈的设计、电缆连接头的可靠性问题等。

然而，这些研究中仍存在一些不足和问题，例如：安装规范制定缺乏系统性和完整性，安装应变和扭转的探讨不够深入，信号干扰和电磁兼容性的问题仍需更详细的研究和阐述。

1.3 研究目的和意义本文旨在通过对Profibus总线电缆安装规范的深入研究，提出更加全面、系统的安装规范，使读者在Profibus总线电缆的敷设、接线和保养等方面能够更加优秀、安全、稳定的使用总线系统。

（一）Profibus是作为德国国家标准DIN 19245和欧洲标准prEN 50170的现场总线。

ISO/OSI模型也是它的参考模型。

由Profibus -DP、Profibus -FMS、Profibus-PA组成了Profibus 系列。

DP型用于分散外设间的高速传输，适合于加工自动化领域的应用。

FMS意为现场信息规范，适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等一般自动化，而PA型则是用于过程自动化的总线类型，它遵从IEC1158-2标准。

该项技术是由西门子公司为主的十几家德国公司、研究所共同推出的。

它采用了OSI模型的物理层、数据链路层，由这两部分形成了其标准第一部分的子集，DP型隐去了3～7层，而增加了直接数据连接拟合作为用户接口，FMS型只隐去第3～6层，采用了应用层，作为标准的第二部分。

PA型的标准目前还处于制定过程之中，其传输技术遵从IEC1158-2 (1 )标准，可实现总线供电与本质安全防爆。

Porfibus支持主—从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。

主站具有对总线的控制权，可主动发送信息。

对多主站系统来说，主站之间采用令牌方式传递信息，得到令牌的站点可在一个事先规定的时间内拥有总线控制权，共事先规定好令牌在各主站中循环一周的最长时间。

按Profibus的通信规范，令牌在主站之间按地址编号顺序，沿上行方向进行传递。

主站在得到控制权时，可以按主—从方式，向从站发送或索取信息，实现点对点通信。

主站可采取对所有站点广播 (不要求应答 ),或有选择地向一组站点广播。

Profibus的传输速率为96～12kbps最大传输距离在12kbps时为1000m，15Mbps时为400m，可用中继器延长至10km。

其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接 127个站点。

PROFIBUS – Dp用于现场层的高速数据传送。

主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。

PROFIBUS规范—标准部分第三部分：数据链路层服务定义PROFIBUS Specification-Normative Parts Part3: Data Link Layer Service Definition第三部分数据链路层服务定义目录 页码1 范围-------------------------------------------------------------- 32 引用标准 --------------------------------------------------------- 33 概论 ------------------------------------------------------------- 34 PROFIBUS第二层接口-------------------------------------------------3 4．1 现场总线数据链路层（FDL）用户与FDL的接口 ------------------------------------3 4．1.1 服务概述 ----------------------------------------------------------------------------------------3 4．1.2 交互作用概述 ----------------------------------------------------------------------------------4 4．1.3 服务和交互作用的详细规范 ----------------------------------------------------------------9 4．1.3.1 发送数据需应答（SDA）--------------------------------------------------------------------9 4．1.3.2 发送数据无需应答（SDN） ---------------------------------------------------------------11 4．1.3.3 发送/请求数据需回答（SRD）-------------------------------------------------------------12 4．1.3.4 循环地发送/请求数据需回答（CSRD）------------------------------------------------ 15 4．2现场总线管理层1/2（FMA 1/2）用户与FMA 1/2的接口----------------------------19 4．2.1服务概述--------------------------------------------------------------------------------------- 20 4．2.2交互作用概述--------------------------------------------------------------------------------- 21 4．2.3服务和交互作用的详细规范--------------------------------------------------------------- 23 4．2.3.1F MA 1/2复位--------------------------------------------------------------------------------- 23 4．2.3.2FMA 1/2设定值，FMA 1/2读值--------------------------------------------------------------------- 23 4．2.3.3 FMA 1/2事件-----------------------------------------------------------------------------------25 4．2.3.4 FMA 1/2标识-----------------------------------------------------------------------------------25 4．2.3.5 FMA 1/2 LSAP状态----------------------------------------------------------------------- 26 4．2.3.6 FMA 1/2活动表--------------------------------------------------------------------------------28 4．2.3.7 FMA 1/2 （R）SAP激活，FMA 1/2 SAP解除激活--------------------------------28 5 管理（FMA 1/2）------------------------------------------------------------------------------34 5．1 FMA 1/2功能一般描述-----------------------------------------------------------------------34 5．2 FDL与FMA 1/2的接口----------------------------------------------------------------------35 5.2.1服务概述----------------------------------------------------------------------------------------35 5.2.2 交互作用概述----------------------------------------------------------------------------------36 5.2.3 服务和交互作用详细规范-------------------------------------------------------------------36 5.2.3.1FDL复位----------------------------------------------------------------------------------------36 5.2.3.2FDL设定值，FDL读值--------------------------------------------------------------------- 37 5.2.3.3 FDL故障-------------------------------------------------------------------------------------- 39 5．3物理层（PHY）与FMA 1/2的接口--------------------------------------------------------40 5．3.1服务概述----------------------------------------------------------------------------------------40 5．3.2交互作用概述----------------------------------------------------------------------------------41 5．3.3服务和交互作用详细规范---------------------------------------------------------------- 42 5．3.3.1 PHY复位---------------------------------------------------------------------------------------42 5．3.3.2 PHY设定值，PHY读值--------------------------------------------------------------------42 5．3.3.3 PHY事件 -------------------------------------------------------------------------------------431范围（见第二部分）2引用标准（见第二部分）3概论（见第二部分）4PROFIBUS第二层接口下面几个条目简单地描述PROFIBUS数据传送（FDL=现场总线数据链路）和管理（FMA=现场总线管理）服务。

FMS：现场总线报文规范DP：分散的外围设备FDL：现场总线数据链路层图1. 本部分与其它部分的关系图对应用层的接口（FDL和FMA1/2）与Profibus规范中第2层接口规定相同。

物理层(PhL)和现场总线链路层(FDL)间的逻辑接口在Profibus规范“数据传输”中规定。

总线线路、存取及传输的协议遵照Profibus规范中“介质存取方式”和“传输协议”。

数据传输符合GB/T16657.2，使之能够满足各种“本质安全”防护等级的要求，并能够通过总线供电。

关于介质连接单元（MAU），按GB/T16657.2第11章规定，使用下列传输速率：-31.25 kbit／s，电压方式和导线介质。

纳入应用层并在第七部分描述的管理将考虑到GB/T16657.2物理层的变量和其相关的取值范围（参见本部分的10。

4）。

在过程自动化（如流程工业）中的应用需要一种简单的传输介质（2线制）和不同的拓扑结构，如总线型或树型。

另外还需要低能耗、低成本的总线连接，实时品质，即保证响应时间。

还必须涉及到电磁干扰和易爆气体的环境。

本规范有助于在一个分布式现场总线系统中低耗费地连接不同供应商的数字现场设备，同时还能保证可靠的通信。

2适用范围本规范规定了用于过程自动化（如流程工业）的串行现场总线系统的功能、机械和电气性能。

本规范规定的数据传输是GB/T16657.2物理层“类型1”（31.25kbit／s，电压方式，导线介质）。

3引用标准本规范引用了有时间规定和没有时间规定的其它标准。

这些参考标准放在正文的相应位置并指定刊名。

如果这些标准通过修改或修订，则最近修订的版本应纳入本规范。

对没时间规定的标准应用其最近的版本。

ISO 7498：1984 信息处理系统；开放系统互连；基本参考模型。

GB/T16657.2：1993 用于工业控制系统的现场总线标准－第2部分：物理层规范和服务定义。

DIN EN 50020 易爆气体环境中的防护的电气特性－本质安全“i”。

PROFIBUS-DP安装与布线——PROFIBUS网络安装的规则广州致远电子有限公司
【期刊名称】《电子技术应用》
【年(卷),期】2011(37)2
【摘要】@@ PROFIBUS网络安装是PROFIBUS总线应用的重要组成部分,不规范的网络安装会引入外界EMC干扰,导致通讯质量下降,直接影响设备的正常工作.尽管设备具有一定的抗干扰能力,但从总线上引入的部分干扰完全是不可修复的.所以,在网络安装中,必须本着规范、不依赖设备抗干扰能力的原则来进行设备安装和布线.一方面,要着力解决总线的屏蔽措施,提高网络自身的免疫能力;另一方面,要注意避开干扰源,防止干扰串入网络.本期文章就如何规范网络安装做一些讲解,供网络安装人员参考.
【总页数】2页(P14-15)
【作者】广州致远电子有限公司
【作者单位】
【正文语种】中文
【相关文献】
1.从西门子PROFIBUS看工业控制系统中网络的安装和调试思路 [J], 黄旭
2.西门子中继器网络拓展功能在Profibus-DP网络系统改造中的应用 [J], 陈方;何汉波;芦文浩
3.PROFIBUS-DP安装与布线——RS-485信号的反射产生和消除 [J],
4.PROFIBUS总线电缆的安装与布线 [J], 贺超;胡尚举
5.PROFIBUS总线电缆的安装与布线 [J], 胡尚举
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Profibus网络安装规范之网络拓扑的规则设计一条PROFIBUS 网络，首先需要了解PROFIBUS 网络的拓扑规则：①PROFIBUS 网络是RS485 串口通讯，半双工，支持光纤通讯；②每个网络理论上最多可连接127 个物理站点，其中包括主站、从站以及中继设备；③网络的通讯波特率9.6kbps~12Mbps，通讯波特率与通讯的距离具有一定的对应关系（见表3）；④每个物理网段最多32 个物理站点设备，物理网段两终端都需要设置终端电阻或使用有源终端电阻；⑤每个网段的通讯距离或者设备数如果超限，需要增加RS485 中继器进行网络拓展，中继器最多可串联9 个；⑥每个中继设备（RS485 中继器、OLM）也做为网络中的一个物理站点，但没有站号；⑦网络支持多主站，但在同一网络中，不建议多于3 个主站；⑧在Step7 软件中进行PROFIBUS 网络组态时，应当按照从小到大的顺序设置从站站号，且应该连续；⑨一般0 是PG 的地址，1～2 为主站地址，126 为某些从站默认的地址，127 是广播地址，因而这些地址一般不再分配给从站，故DP从站最多可连接124 个，站号设置一般为3~125。

⑩如果网络中涉及到分支电缆，则应注意分支电缆的长度应当严格遵守PROFIBUS 的协议规定，比如：波特率1.5Mbps 时，网段中分支电缆总长度6.6 米用户如果使用了西门子的SIMOCODE 3UF7 等产品时，就会涉及到网络中存在分支电缆的问题。

为了保证每个网段的分支电缆不超过规定长度，一般可以在每个抽屉柜内设计一个中继器，进行物理网段的分割，同时还可以起到隔离干扰的作用。

在进行PROFIBUS 网络连接之前，首先应当考虑拓扑结构的设计是否有问题。

如果拓扑结构有问题，将来网络通讯很可能出现问题。

另外，从波特率与距离的对应关系中可以看到，波特率越高，则对应的通讯距离越近，因而如果现场遇到PROFIBUS 的通讯有通讯不上或者通讯不稳定的情况，也可以考虑先将波特率。

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。

第六章PROFIBUS总线6.1 PROFIBUS概述6.2 PROFIBUS基本特性6.3 PROFIBUS-DP6.4 PROFIBUS-PA6.5 PROFIBUS-FMS6.6 PROFIBUS通信协议6.7 PROFIBUS实现的可能性6.8 PROFIBUS控制系统的组成6.9 PROFIBUS控制系统网络结构6.10 PROFIBUS产品测试与认证6.1 PROFIBUS（过程控制现场总线）概述•Profibus（Process Fildbus，87年）：Siemens公司推出，由Profibus-DP，Profibus-FMS，Profibus-PA组成Profibus系列。

可同时实现集中控制、分散控制和混合控制三种方式，主要有PLC产品。

•通信速率从9.6kbps到12Mbps，最大传输距离100m （12Mbps），400m（1.5Mbps），支持多种通信介质。

•最大的特点是产品品种齐全，支持总线供电与本质安全防爆，提供从现场设备低层到车间级全系列网络产品（软、硬件），灵活性高，用户可以在网络中添加或删除任何站点（主站或从站），而不必中断系统的运行。

•PROFIBUS主要应用领域：制造业自动化（汽车制造、造纸、纺织；过程控制自动化（石化、制药、水泥、食品、啤酒）；电力（发电、输配电）；楼宇（空调、风机、照明）；铁路交通（信号系统）等。

6.1.2 面向现场级与车间级的PROFIBUS6.1.3 PROFIBUS特点•PROFIBUS由三个兼容部分组成：PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery）、PROFIBUS-PA（Process Automation）、PROFIBUS-FMS （Fieldbus Message Specification）。

•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。

PROFIBUS规范-标准部分第七部分：网络管理PROFIBUS Specification - Normative Parts Part7: Network Management第七部分网络管理目录页码1 范围 (4)2 引用标准及附加材料 (4)3 概论 (4)4 现场总线管理层7（FMA7） (4)4.1 概述 (4)4.2 FMA7的特性 (5)4.3 FMA7的模型 (5)4.3.1 本地管理 (6)4.3.2 远程管理 (6)4.3.3 FMA7状态机的形式描述 (8)4.4 上下关系管理 (9)4.4.1 模型描述 (9)4.4.2 FMA7通信关系表（CRL）对象 (9)4.4.3 服务 (11)4.4.3.1 FMA7启动 (11)4.4.3.2 FMA7中止 (13)4.4.4 FMA7中的上下关系测试 (15)4.4.5 管理连接的状态机 (16)4.4.5.1 状态机描述 (16)4.4.5.2 状态转换 (18)4.5 组态管理 (24)4.5.1 通信关系表（CRL）管理 (24)4.5.1.1 模型描述 (24)4.5.1.2 CRL对象 (24)4.5.1.3 CRL管理服务 (37)4.5.1.4 Read-CRL状态机 (43)4.5.1.5 Load-CRL状态机 (46)4.5.2 现场总线数据链路层（FDL）服务存取点 (50)4.5.2.1 模型描述 (50)4.5.2.2 链路服务存取点（LSAP）对象 (50)4.5.2.3 服务 (51)4.5.3 物理层/现场总线数据链路层（PHY/FDL）变量 (52)4.5.3.1 模型描述 (52)4.5.3.2 属性 (52)4.5.3.3 对PHY/FDL变量的服务 (53)4.5.3.4 FDL变量值的范围 (58)4.5.3.5 PHY变量值的范围 (59)4.5.4 标识 (60)4.5.4.1 模型描述 (60)4.5.4.2 标识表对象 (60)4.5.4.3 站标识表对象 (60)4.5.4.4 服务 (65)4.5.5 请求所有站（活动表）的FDL状态 (68)4.5.5.1 模型描述 (68)4.5.5.2 活动表对象 (68)4.5.5.3 属性 (68)4.5.5.4 服务 (68)4.6 故障管理 (69)4.6.1 复位 (69)4.6.1.1 模型描述 (69)4.6.1.2 服务 (69)4.6.2 网络事件 (70)4.6.2.1 模型描述 (70)4.6.2.2 服务 (70)4.7 对主站/从站服务和对对象服务的分配 (71)4.7.1 FMA7本地管理服务的映象 (75)4.7.2 FAM7远程管理服务的映象 (81)4.8 对象属性和服务参数表 (82)4.9 语法说明 (85)4.9.1 FMA7的协议数据单元（PDU） (85)4.9.2 需确认的服务请求和响应 (86)4.9.2.1 Read-CRL-Rem (86)4.9.2.2 Initiate Load-CRL-Rem (86)4.9.2.3 Load-CRL-Rem (86)4.9.2.4 Terminate Load-CRL-Rem (86)4.9.2.5 Set-value-Rem (86)4.9.2.6 Read-value-Rem (87)4.9.2.7 LSAP-Status Rem (87)4.9.2.8 Ident Rem (87)4.9.3 Service Error (87)4.9.3.1 FMA7 Terminate Load-CRL-Error (88)4.9.3.2 FMA7 Error-Type (88)4.9.4 FMA7 Initiate (89)4.9.4.1 FMA7 Initiate-Request (89)4.9.4.2 FMA7 Initiate-Response (89)4.9.4.3 FMA7 Initiate-Error (89)4.9.5 一般置换 (90)4.10 出错报告 (90)4.10.1 FMA7出错类别及FMA7出错代码的含义 (90)4.10.2 其余参数的含义 (92)1.范围参看第五部分2.引用标准及附加材料参看第五部分3.概论参看第五部分4.现场总线管理层7（FMA7）4.1概述作为对FMS服务的补充，FMA7提供用于总线和通信关系组态的服务、运行阶段的监视和诊断服务以及建立和释放管理连接服务。