PROFIBUS现场总线介绍

PROFIBUS 总线简介及应用PROFIBUS 是一个用在自动化技术的现场总线标准，常用于PLC 与现场设备的数据通信和控制。

目前的PROFIBUS 可分为二种，分别是大多数人使用的PROFIBUS DP 和用在过程控制的PROFIBUS PA。

通信速率在9.6kb/s~12Mb/s。

PROFIBUS PA（过程自动化，Process Automation）应用在过程自动化系统中，由过程控制系统监控量测设备控制，是本质安全的通信协议，可适用于防爆区域（工业防爆危险区分类中的Ex-zone 0 及Ex-zone 1）。

PROFIBUS DP（分布式周边，Decentralized Peripherals）用在工厂自动化的应用中，可以由中央控制器控制许多的传感器及执行器，也可以利用标准或选用的诊断机能得知各模块的状态。

Profibus DP 是工业现场比较常用的总线形式。

Profibus DP 物理接口一般采用RS485形式，通信线缆包括RS485 的A 和B 两根数据线和一个屏蔽线。

因为Profibus DP 的通信速率较高(最高达12Mb/s),所以现场安装中一定要注意加入阻抗匹配，线缆尽量使用带有屏蔽的线缆。

DP 接头如下，红色的拨片就是匹配阻抗的开关，打到ON 及加入匹配电阻。

需要注意的是同一条Profibus 总线上，只能有两个DP 头打开阻抗匹配。

Profibus 由于其较快的通信速度和较强的故障诊断能力，在工业现场中的到非常广泛的应用。

然而在实际应用过程中，Profibus 总线总会出现一些不理想的情况。

如：1）PLC 控制器和其他需要通信的设备相距比较远，profibus 布线会比较长。

较长的电缆布线会使Profibus 信号不稳定，经常出现数据错误，丢包，设备掉线等情况，使整个系统运行很不稳定。

2）一些电磁干扰特别强的现场，采用电缆布线后也会出现Profibus 通信不稳定的情况。

PROFIBUS概述与应用一、PROFIBUS的概述1 PROFIBUS现场总线技术的产生早在 20 世纪80年代中期，国外就提出了现场总线，但研究工作进展缓慢，且没有国际标准可以遵循。

直到1984 年，美国仪表协会（ISA ）下属的标准与实施组工作中的 ISA/SP50开始制订现场总线的标准。

1985 年国际电工委员会决定由 Proway Working Group负责现场总线体系结构与标准的研究工作。

1986 年德国开始制订过程现场总线（Process Fieldbus ）标准，简称为 PROFIBUS，由此拉开了现场总线标准制订和产品开发的序幕。

PROFIBUS 现场总线技术是德国国家科学技术部审视了数字技术发展的必然趋势以及德国工业经济对自控技术的需要，特别在规范化和开放性方面的要求，把它列为德国的国家科技研究项目，从1987 年开始集中了SIEMENS 等13 家公司和5家研究所的力量，按照ISO （国际标准化组织）OSI （开放系统互连参考模型）参考模型开始研究制订现场总线的德国国家标准。

经过两年多的努力，终于完成了制订工作，并于1989年4 月在DIN19245 中发表，成为德国国家现场总线标准。

同年12月一些自愿地在其产品中采用PROFIBUS标准的企业组成用户组织（PNO ），从而使这项标准得到进一步完善，相应的产品也不断地被开发、推广和应用。

1995 年PROFIBUS国际组织（PI）成立，1996年6月PROFIBUS-FMS和PROFIBUS-DP 被批准为欧洲现场总线标准 EN50170 V.2,1998年PROFIBUS-PA被批准纳入EN50170 V.2,1999年成为国际标准IEC61158的组成部分。

PROFIBUS 现场总线技术是德国国家科学技术部审视了数字技术发展的必然趋势以及德国工业经济对自控技术的需要，特别在规范化和开放性方面的要求，把它列为德国的国家科技研究项目，从 1987 年开始集中了SIEMENS 等13 家公司和5家研究所的力量，按照 ISO （国际标准化组织）OSI （开放系统互连参考模型）参考模型开始研究制订现场总线的德国国家标准。

PROFIBUS 现场总线一、PROFIBUS 现场总线概述PROFIBUS (Process Fieldbus的缩写)是一种国际化的、开放的、不依赖于设备生产商的现场总线标准。

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

二、PROFIBUS的通信模型PROFIBUS通信模型参照了ISO/OSI参考模型的第1层（物理层）和第2层（数据链路层），其中FMS还采用了第7层（应用层）,另外增加了用户层。

PROFIBUS－DP和PROFIBUS－FMS的第1层和第2层相同，PROFIBUS-FMS有第7层，PROFIBUS－DP无第7层。

PROFIBUS－PA有第1层和第2层，但与DP/FMS有区别，无第7层。

PROFIBUS通信模型三、协议通信方法PROFIBUS提供了三种通信协议类型：DP、FMS和PA。

1、PROFIBUS－DPPROFIBUS－DP通信协议定义了第1层、第2层和用户接口层，未定义第3层到第7层，这种精简的结构确保了数据传输的高速有效。

直接数据链路映象（DDLM，direct data link mapper）提供了访问第2层的用户接口，用户接口规定了用户和系统以及各类设备可以调用的应用功能，并描述了各种设备的设备行为。

物理层采用RS—485传输技术或光纤传输技术。

DP协议的用户层包括DP基本功能、DP扩展功能和DP行规。

2、PROFIBUS－FMSPROFIBUS－FMS通信协议定义了第1层、第2层和第7层，第7层又分为现场总线报文规范（FMS，fieldbus message specification）和低层接口（LLI，lower layer interface）。

FMS包括了应用协议并向用户提供通信服务。

LLI协调不同的通信关系，并向FMS提供不依赖于设备的对第2层的访问接口。

第2层现场总线数据链路（FDL，fieldbus data link）用于完成总线访问控制及保证数据的可靠性。

Profibus（Process Field Bus）是一种用于自动化和过程控制领域的现场总线协议，它是工业自动化领域中最常用的通信协议之一。

Profibus 旨在实现工业设备和系统之间的实时数据传输，用于监控、控制、诊断和配置各种设备，如传感器、执行器、PLC（可编程逻辑控制器）等。

以下是一些Profibus 总线的关键概念：总线拓扑结构：Profibus 支持多种拓扑结构，包括总线拓扑、星形拓扑和环形拓扑。

总线拓扑是最常见的，其中所有设备都连接到单个总线上。

物理层：Profibus 通信可以在不同的物理层上运行，包括RS-485、光纤和电缆。

这使得它适用于各种工业环境和距离要求。

数据传输速率：Profibus 支持多种数据传输速率，从9.6 kbps 到12 Mbps 不等，这取决于特定应用的需求。

帧结构：Profibus 帧包括头部、数据部分和尾部，其中包含了发送方和接收方的地址信息、控制信息以及数据内容。

帧结构的定义使得数据在总线上可以被准确地识别和解析。

主站和从站：在Profibus 网络中，有一个或多个主站（Master）负责控制通信，而其他设备则作为从站（Slave）响应主站的请求。

主站通常是控制系统或上级设备，而从站是各种传感器、执行器和外围设备。

通信协议：Profibus 支持多种通信协议，包括Profibus-DP（用于实时控制和数据交换）、Profibus-PA（用于过程自动化）和Profibus-FMS（用于制造过程管理系统）等。

诊断和监控：Profibus 提供了诊断和监控功能，可以用于检测网络故障、设备状态和通信问题。

这有助于维护人员及时识别和解决问题。

可扩展性：Profibus 是一个灵活的总线系统，可以根据需要扩展和定制。

新设备可以轻松添加到现有的Profibus 网络中，而不需要重大更改。

Profibus 通常用于工业自动化、制造业、工厂自动化、过程控制、建筑自动化和机器控制等领域。

PROFIBUS现场总线的通信原理PROFIBUS是一种用于工业自动化领域的现场总线通信协议，它具有高可靠性、高性能和广泛适应性的特点。

PROFIBUS采用串行通信方式，在现场设备和控制器之间传输数据，支持实时控制、远程诊断和设备管理等功能。

下面将详细介绍PROFIBUS的通信原理。

首先，PROFIBUS采用主-从式通信结构，主站负责组织和控制整个网络，从站负责接收和响应主站的指令。

主站可以是一个控制器，例如PLC或DCS；从站则是各种各样的现场设备，例如传感器、执行器和驱动器等。

通信过程中，主站发送指令和请求给从站，从站根据指令执行相应的操作，并将结果返回给主站。

主站可以使用轮询方式和点对点通信方式与从站进行通信。

在轮询方式中，主站按照一定的顺序逐个轮询从站，发送指令并接收响应。

在点对点通信方式中，主站直接与一些从站进行通信，这种方式适用于需要快速响应的实时控制应用。

PROFIBUS的通信过程分为数据通信和配置通信两个阶段。

在数据通信阶段，主站发送数据给从站，从站执行相应的操作并返回数据。

数据通过物理层的电缆线路传输，可以采用不同的物理层介质，例如RS485、Fiber Optic和PROFIBUS PA等。

在数据传输过程中，PROFIBUS使用分段传输技术将数据按照帧的形式进行传输，每个帧包括起始码、帧头、数据域、CRC校验和帧尾等字段。

在配置通信阶段，主站与从站进行参数的配置和诊断信息的交换。

主站可以配置从站的通信地址、数据传输速率和通信周期等参数，从而实现对从站的管理和控制。

主站还可以向从站发送诊断命令，获取从站的运行状态和故障信息，实现设备的远程诊断和维护。

为了保证通信的可靠性和实时性，PROFIBUS采用了一系列的通信协议和机制。

例如，PROFIBUS DP（Decentralized Peripherals）协议用于高速数据传输；PROFIBUS PA（Process Automation）协议用于现场仪器设备的连接和控制；PROFIsafe协议用于安全相关的应用；PROFIenergy 协议用于能源管理等。

现场总线（PROFIBUS）技术简介摘要：本文详细的介绍PROFIBUS的概念以及相关的基础知识。

内容：第一章：现场总线技术及PROFIBUS1.1 现场总线技术的由来1.1.1 CIMS体系结构及工业数据结构的层次划分根据工厂管理、生产过程及功能要求，CIMS体系结构可分为5层，即工厂级、车间级、单元级、工作站级和现场级。

简化的CIMS则分为3层，即工厂级、车间级和现场级。

在一个现代化工厂环境中，在大规模的工业生产过程控制中，工业数据结构同样分为这三个层次，与简化的网络层次相对应。

如图1-1所示。

图1-1：简化的CIMS网络体系结构1.1.2 现场级与车间级自动化监控及信息集成是工厂自动化及CIMS不可缺少的重要部分。

现场级与车间级自动化监控及信息集成系统主要完成底层设备单机控制、连机控制、通信连网、在线设备状态监测及现场设备运行、生产数据的采集、存储、统计等功能，保证现场设备高质量完成生产任务，并将现场设备生产及运行数据信息传送到工厂管理层，向工厂级MIS系统数据库提供数据。

同时也可接受工厂管理层下达的生产管理及调度命令并执行之。

因此，现场级与车间级监控及信息集成系统是实现工厂自动化及CIMS系统的基础。

1.1.3 传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统（包括：基于PC、PLC、DCS 产品的分布式控制系统），其主要特点之一是，现场层设备与控制器之间的连接是一对一（一个I/O点对设备的一个测控点）所谓I/O接线方式，信号传递4-20mA（传送模拟量信息）或24VDC（传送开关量信息）信号。

如图1-2所示：图1-2：传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统1.1.4 系统主要缺点（1）信息集成能力不强：控制器与现场设备之间靠I/O连线连接，传送4-20mA 模拟量信号或24VDC等开关量信号，并以此监控现场设备。

这样，控制器获取信息量有限，大量的数据如设备参数、故障及故障纪录等数据很难得到。

浅析profibus现场总线的应用计算机技术, 网络技术和数字通信技术的迅速发展引起了工业自动控制系统结构的巨大变化。

Profibus作为一种由智能化设备组成的计算机网络，近年来，凭借其独特的优势已成为自动控制领域研究的热点，应用于众多领域。

在我国冶金工艺中，profibus现场总线主要应用在炼焦配煤优化系统、焦炉加热计算机控制及管理系统、烧结过程智能控制管理系统、烧结终点判断与智能控制系统、炼铁优化专家系统、高炉人工智能系统中，通过对这些子系统的控制，确保了整个冶金工作的自动化流程的实现。

1Profibus现场总线简介随着自动化工业发展，总线分布式机械臂控制系统在工业生产得到了广泛的应用，随着机器人自动化程度的提高，控制技术逐步增大，在工业生产环节的机械臂操作需要多个机械臂的相互协调工作，操作之间的机械需要总线控制，采用机器人实现流水工作，可以有效解决生产精密设备的工作，总线控制技术在工业控制中得到广泛应用，网络通信与信息管理在机器人工业控制中得到了应用，将分散测控设备组合成变成网络节点，融合成总线通信网络，实现设备之间的有效沟通信息、完成自控工作的网络系统与控制系统，CAN总线分布式机械臂控制是一种有效的实时控制，串行通信网络，具有性能搞、可靠强、实时交互便利的特点，被广泛用于控制系统中机械设备之间的数据通信与自动化仪器控制，主要考虑将高速实时处理与分布式工业控制领域中的高可靠性相结合。

PR0FIBUS现场总线是以开放式系统互联网络作为参考模型，采用的是德国国家标准DIN19245和欧洲EN50170现场总线标准，定义了物理传输特性、总线取协议和应用功能的一种计算机网络系统，由PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、和PROFIBUS-FMS三个兼容部分组成。

Profibus-DP是一种高速低成本通信, 用于设备级控制系统与分散的I/O形式的通信；Profibus-PA是专为过程控制自动化设计的, 将传感器和执行机构接到一根总线上, 并具有本质安全规范，Profibus-FMS是具有令牌结构的监控网络、具有实时多主的特征。

PROFIBUS现场总线介绍
1.灵活性：PROFIBUS总线可以适用于各种不同的应用领域，包括制
造业、过程工业和建筑自动化等。

它可以连接多种类型的设备，如传感器、执行器、变频器等，灵活适配不同的现场设备。

2. 实时性：PROFIBUS总线的通信速度可以达到12 Mbps，能够满足
实时控制和数据传输的需求。

它具有低延迟和高响应性，适用于需要快速
响应的应用场景。

3.可靠性：PROFIBUS总线采用了差分传输技术和冗余机制，可以有
效抵抗干扰和噪声，提高通信的可靠性和稳定性。

它还具有故障检测和诊
断功能，可以及时发现和排除故障，保证系统的稳定运行。

4.易于集成：PROFIBUS总线可以轻松集成到现有的控制系统中，同
时也支持与其他通信网络的互连。

它提供了标准的数据交换和通信协议，
方便各种设备之间的互联和数据共享。

5.可扩展性：PROFIBUS总线可以支持多达126个从站设备，同时也
支持多个主站的配置。

这使得它能够适应不同规模和复杂度的现场自动化
系统，方便系统的扩展和升级。

在现场总线系统中，PROFIBUS总线还有两种主要的变种，即PROFIBUSDP和PROFIBUSPA。

总的来说，PROFIBUS是一种功能强大、性能优越的现场总线系统，
能够提供可靠的数据传输和实时控制功能。

它广泛应用于各种工业自动化
和过程控制领域，在提高生产效率和降低成本方面发挥了重要作用。