Profibus 技术介绍

现场总线技术的设计应用实例概述现场总线技术是工业控制系统中常见的一种通信协议，它通过将传感器、执行器与控制器连接到一个总线上，实现设备间的数据通信和控制。

本文将介绍几个现场总线技术的设计应用实例，包括Profibus、CAN总线和Modbus。

ProfibusProfibus是一种常用的工业自动化领域现场总线协议，它被广泛应用于物流自动化、工业控制和过程自动化等领域。

在物流自动化中，Profibus通信技术可以被用于连接传感器、执行器和控制器，实现自动化存储和分拣系统。

每个传感器和执行器都以从站的形式接入Profibus总线，并通过总线与控制器进行通信。

通过Profibus的高速通信和优化的数据传输机制，物流系统可以实现高效的物料搬运和分拣操作。

在工业控制领域，Profibus常被用于连接传感器、执行器和PLC（可编程逻辑控制器）。

PLC作为控制器可以通过Profibus实时监测设备状态，并根据需要发送命令和控制信号。

这种基于Profibus的控制系统可以实现复杂的工业过程控制和自动化。

CAN总线CAN（Controller Area Network）总线是一种广泛应用于汽车行业的现场总线协议，它具有高可靠性和高实时性的特点，被广泛应用于汽车电子系统和航空航天领域。

在汽车电子系统中，CAN总线被用于连接车辆的各种传感器和执行器，并与车辆的ECU（电子控制单元）进行通信。

通过CAN总线的实时数据交换，车辆的各个子系统可以协调工作，实现诸如发动机控制、车身稳定性控制和驾驶辅助系统等功能。

在航空航天领域，CAN总线常被用于飞行控制系统和航空电子设备之间的数据交换。

航空电子设备需要实时高可靠的数据传输，以确保安全和可靠的飞行。

CAN 总线的高实时性和冗余特性使其成为航空电子系统中的理想选择。

ModbusModbus是一种最为常见的串行通信协议，被广泛应用于工业自动化领域。

Modbus支持点对点和主从通信模式，适用于各种环境。

现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用,使用方法现场总线（Fieldbus）是一种新型的工业通信技术，它是以数字化的方式将数据传输到工业现场设备和控制系统之间的通信总线。

现场总线的出现大大提高了工业自动化的可靠性、效率、安全和灵活性。

下面将介绍现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用和使用方法。

一、发展历程现场总线的发展可追溯到20世纪70年代，当时欧洲的一些机构开始研究数字控制系统。

80年代初，德国联邦教育研究部门的PLC工艺小组提出了“第三代工厂控制理论”，并提出了“现场总线”的概念。

90年代初，现场总线开始应用于工业自动化领域，并逐渐发展成为主流的工业通信技术。

二、特点及分类1. 特点（1）数字化传输：现场总线采用数字化通信方式，避免了模拟信号的干扰和失真，提高了数据的可靠性和准确性。

（2）灵活性：现场总线可以连接多种类型的设备和控制系统，实现设备之间的信息交换和协同工作。

（3）可扩展性：现场总线可以根据工业自动化系统的需求进行扩展和升级，具有很高的灵活性和适应性。

（4）实时性：现场总线可以实现实时数据传输和控制，提高了工业生产的效率和精度。

（5）安全性：现场总线支持加密和认证技术，保障了工业通信的安全性和可靠性。

2. 分类目前常用的现场总线主要有以下几种：（1）Profibus：是德国西门子公司研发的一种现场总线，可以实现高速数据传输和设备的实时控制。

（2）Modbus：是Modicon公司开发的一种现场总线，适用于数据采集和控制。

（3）CAN总线：是一种广泛应用于汽车和工业控制领域的现场总线，具有高速、可靠、抗干扰等特点。

（4）DeviceNet：是美国罗克韦尔公司开发的一种现场总线，适用于工业设备之间的通信和控制。

三、主要应用现场总线广泛应用于各个工业领域，包括制造业、石化、水处理、电力等。

主要应用包括以下几个方面：（1）数据采集和监控：现场总线可以实现对工业设备的数据采集和监控，提高了生产过程的可靠性和效率。

Profibus总线的特点和应用Profibus总线协议是基于OSI模型的，文介绍Profibus总线特点、Profibus总线的三个版本及Profibus总线的应用，对大家深化了解现场总线技术很有关心。

Profibus总线是德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线标准。

由Profibus-DP、Profibus-FMS、Profibus-PA组成，Profibus-DP 型用于分散外设简洁高速数据传输，适合于加工自动化领域的应用。

Profibus-FMS为现场信息规范，适用于纺织、楼宇自动化、可编程掌握器、低压开关等。

Profibus-PA用于过程自动化的总线类型：它遵循IEC1158-2标准。

Profibus是唯一全集成H1(过程)和H2(工厂自动化)的现场总线解决方案，是一种国际化的、不依靠于设备制造商的开放式现场总线标准。

它广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化、楼宇自动化以及交通、电力等其他自动化领域。

采纳Profibus标准系统，不同制造商所生产的设备不需对其接口进行特殊调整就可通信，Profibus可用于高速并对时间有苛刻要求的数据传输，也可用于大范围的简单通信场合。

1、Profibus总线特点Profibus作为业界最胜利、应用最广泛的现场总线技术，除具有一般现场总线的一切优点外，还有很多自身的特点，详细表现如下：①最大传输信息长度为255字节，最大数据长度为244字节，典型长度为120字节。

②网络拓扑为线型、树型或总线型，两端带有有源的总线终端电阻。

③传输速率取决于网络拓扑和总线长度，从9.6kbps到12Mbps不等。

④站点数量取决于信号特性，如使用屏蔽双绞线，每段可以接入32个站点(无转发器)，最多可以接入127个站点(带转发器)。

⑤传输介质为屏蔽/非屏蔽式光缆。

⑥当用双绞线时，传输距离最长可达9.6km，用光缆时最大传输长度为90km。

⑦Profibus-DP和Profibus-FMS的传输技术为RS-485方式、Profibus-PA 遵守IEC1158-2传输标准和光缆传输。

profibus总线原理
Profibus是一种常用的工业领域数字通信总线技术，其采用主/
从结构的通信方式。

下面将介绍Profibus总线的原理。

Profibus总线采用了串行的通信方式，数据通过总线以二进制
的形式传输。

在Profibus总线中，主站负责控制通信过程，从
站负责接收并响应主站的指令。

在通信开始时，主站会发出一个帧同步序列，用于同步所有从站的时钟。

接着，主站发送一个许可帧，从站收到许可帧后开始准备发送数据。

主站会根据需要发送一帧或多帧的数据，每一帧都包含有关目标从站和传输数据的信息。

从站在收到数据后，会进行CRC校验，以确保数据传输的准
确性。

如果校验通过，从站会发送一个确认帧通知主站数据已经接收成功。

如果校验不通过，主站会请求从站重传数据。

当所有数据传输完成后，主站会发送一个结束帧，用于通知从站数据传输的结束。

从站收到结束帧后，会进行确认，并准备接收下一次的通信。

Profibus总线基于CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）
的冲突检测机制，即在数据传输过程中，节点会对总线上的信号进行监听，如果有多个节点同时发送数据，就会发生冲突。

当发生冲突时，节点会停止发送，并等待一个随机时间后再重新发送。

这样可以避免多个节点同时发送数据导致的干扰问题。

总的来说，Profibus总线通过主/从结构、帧同步序列、CRC 校验和CSMA/CD机制实现了可靠的工业领域通信。

它被广泛应用于自动化系统、工厂自动化、过程控制等领域，提高了工业生产的效率和安全性。

PLC控制系统采用PROFIBUS-DP技术实现变频器通讯控制的应用摘要：本文简要介绍了施耐德PLC控制系统，采用PROFIBUS-DP方式实现与西门子MM440变频器通讯控制的应用，并例举了施耐德PLC控制器通讯控制程序实例，PTQ通讯模板配置实例，及西门子MM440变频器通讯参数设置实例。

关键词：PROFIBUS-DP通讯技术 PTQ通讯模块 MM440变频器通讯参数设置引言自动控制系统中，采用4个施耐德140CPU65150型PLC控制站，实现了配料混合系统、烧结冷却系统及其辅助系统、成品整粒系统及其运输、原燃料接受和循环加水等系统生产的全自动化控制。

在烧结机、环冷机和配料皮带秤等重要调速控制设备中，采用了先进的PROFIBUS-DP数字通讯控制技术和西门子MM440变频器，实现了高精度数字调速控制。

1 PROFIBUS-DP通讯技术简介PROFIBUS以ISO7498为基础，以OSI（open system interconnection）作为参考模型，定义了物理传输特性、总线存取协议和应用功能。

其传输速率为9.6kbps-12Mbps，最大传输距离在12Mbps时为100m，在1.5Mbps时为400m，可用中继器延长至10km。

PROFIBUS-DP是专门为自动控制系统和设备分散的I/O之间进行的通讯而设计的。

直接数据链路映像（DDLM）提供的用户接口，使得对数据链路层的存取变的简单方便，传输可使用RS- 485传输技术。

2 PROFIBUS-DP通讯硬件配置2.1施耐德PLC控制站配置在施耐德PLC控制站硬件配置中，利用施耐德unity pro XL4.0编程组态软件，对PLC控制站中电源模块、CPU模块、以太网通讯模块、I/O模块等进行了如下图的基本硬件配置，其中PTQ-PDPMV1为PROFIBUS-DP通讯模块，安装于控制站中第6槽。

图1 施耐德PLC控制站基本配置示意图2.2 PTQ通讯模块配置PTQ-PDPMV1PROFIBUS DPV1 Master通讯模块是ProTalk公司为施耐德Quantum系列开发的第三方通讯组件，简称PTQ通讯模块。