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類(lèi)型分類(lèi)：: 科普知識(shí)

數(shù)據(jù)分類(lèi)：: 電磁閥

PROFIBUS簡(jiǎn)介

發(fā)布日期：2022-04-18 點(diǎn)擊率：204

PROFIBUS概貌
　　（1） PROFIBUS是一種國(guó)際化．開(kāi)放式．不依賴(lài)于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化．流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇．交通電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化。
　　（2） PROFIBUS由三個(gè)兼容部分組成，即PROFIBUS－DP（ Decentralized Periphery）．PROFIBUS－PA（Process Automation ）．PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )。
　　（3） PROFIBUS – DP: 是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I／O的通信。使用PROFIBUS－DP可取代辦24VDC或4－20mA信號(hào)傳輸。
　　（4） PORFIBUS－PA：專(zhuān)為過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì)，可使傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)在一根總線(xiàn)上，并有本征安全規(guī)范。
　　（5） PROFIBUS－FMS：用于車(chē)間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)令牌結(jié)構(gòu)．實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)。
　　（6） PROFIBUS是一種用于工廠(chǎng)自動(dòng)化車(chē)間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車(chē)間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。
　　（7）與其它現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)相比，PROFIBUS的最大優(yōu)點(diǎn)在于具有穩(wěn)定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)EN50170作保證，并經(jīng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證具有普遍性。目前已應(yīng)用的領(lǐng)域包括加工制造．過(guò)程控制和自動(dòng)化等。PROFIBUS開(kāi)放性和不依賴(lài)于廠(chǎng)商的通信的設(shè)想，已在10多萬(wàn)成功應(yīng)用中得以實(shí)現(xiàn)。市場(chǎng)調(diào)查確認(rèn)，在德國(guó)和歐洲市場(chǎng)中PROFIBUS占開(kāi)放性工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)的市場(chǎng)超過(guò)40％。PROFIBUS有國(guó)際著名自動(dòng)化技術(shù)裝備的生產(chǎn)廠(chǎng)商支持，它們都具有各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)并能提供廣泛的優(yōu)質(zhì)新產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)。
　　PROFIBUS在工廠(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的位置
　　一個(gè)典型的工廠(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該是三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)PROFIBUS-DP/PA控制系統(tǒng)位于工廠(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的底層，即現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車(chē)間級(jí)。現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)PROFIBUS是面向現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車(chē)間級(jí)的數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)。
　　（1）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：主要功能是連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如分散式I／O．傳感器．驅(qū)動(dòng)器．執(zhí)行機(jī)構(gòu)．開(kāi)關(guān)設(shè)備等，完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制及設(shè)備間連鎖控制。主站（PLC．PC機(jī)或其它控制器）負(fù)責(zé)總線(xiàn)通信管理及所有從站的通信。總線(xiàn)上所有設(shè)備生產(chǎn)工藝控制程序存儲(chǔ)在主站中，并由主站執(zhí)行。
　　（2）車(chē)間監(jiān)控層：車(chē)間級(jí)監(jiān)控用來(lái)完成車(chē)間主生產(chǎn)設(shè)備之間的連接，如一個(gè)車(chē)間三條生產(chǎn)線(xiàn)主控制器之間的連接，完成車(chē)間級(jí)設(shè)備監(jiān)控。車(chē)間級(jí)監(jiān)控包括生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)控．設(shè)備故障報(bào)警及維護(hù)等。通常還具有諸如生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)．生產(chǎn)調(diào)度等車(chē)間級(jí)生產(chǎn)管理功能。車(chē)間級(jí)監(jiān)控通常要設(shè)立車(chē)間監(jiān)控室，有操作員工作站及打印設(shè)備。車(chē)間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)可采用PROFIBUS－FMS，它是一個(gè)多主網(wǎng)，這一級(jí)數(shù)據(jù)傳輸速度不是最重要的，而是要能夠傳送大容量信息。
　　（3）工廠(chǎng)管理層：車(chē)間操作員工作站可通過(guò)集線(xiàn)器與車(chē)間辦公管理網(wǎng)連接，將車(chē)間生產(chǎn)數(shù)據(jù)送到車(chē)間管理層。車(chē)間管理網(wǎng)作為工廠(chǎng)主網(wǎng)的一個(gè)子網(wǎng)。子網(wǎng)同過(guò)交換機(jī)．網(wǎng)橋或路由等連接到廠(chǎng)區(qū)骨干網(wǎng)，將車(chē)間數(shù)據(jù)集成到工廠(chǎng)管理層。
　　車(chē)間管理層通常所說(shuō)的以太網(wǎng)，即IEC802.3．TCP/IP的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。廠(chǎng)區(qū)骨干網(wǎng)可根據(jù)工廠(chǎng)實(shí)際情況，采用如FDDI或ATM等網(wǎng)絡(luò)。

　　PROFIBUS總線(xiàn)存取協(xié)議
　　（1）三種PROFIBUS(DP．FMS．PA)均使用一致的總線(xiàn)存取協(xié)議。該協(xié)議是通過(guò)OSI參考模型第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它包括了保證數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)及傳輸協(xié)議和報(bào)文處理。
　　（2）在PROFIBUS中，第二層稱(chēng)之為現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層（Fieldbus Data Link - FDL）。介質(zhì)存取控制（Medium Access Control - MAC）具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦颍琈AC必須確保在任何一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。
　　（3） PROFIBUS協(xié)議的設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足介質(zhì)控制的兩個(gè)基本要求：
　　①．在復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)（主站）間的通信，必須保證在確切限定的時(shí)間間隔中，任何一個(gè)站點(diǎn)要有足夠的時(shí)間來(lái)完成通信任務(wù)。
　　②．在復(fù)雜的程序控制器和簡(jiǎn)單的I/O設(shè)備（從站）間通信，應(yīng)盡可能快速又簡(jiǎn)單地完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。
　　因此，PROFIBUS總線(xiàn)存取協(xié)議，主站之間采用令牌傳送方式，主站與從站之間采用主從方式。
　　（4）令牌傳遞程序保證每個(gè)主站在一個(gè)確切規(guī)定的時(shí)間內(nèi)得到總線(xiàn)存取權(quán)（令牌）。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進(jìn)行。
　　（5）主站得到總線(xiàn)存取令牌時(shí)可與從站通信。每個(gè)主站均可向從站發(fā)送或讀取信息。因此，可能有以下三種系統(tǒng)配置：
　　①　　純主－從系統(tǒng)
　　②　　純主－主系統(tǒng)
　　③　　混合系統(tǒng)
　　（7）以一個(gè)由３個(gè)主站．７個(gè)從站構(gòu)成的PROFIBUS系統(tǒng)為例。３個(gè)主站之間構(gòu)成令牌邏輯環(huán)。當(dāng)某主站得到令牌報(bào)文后，該主站可在一定時(shí)間內(nèi)執(zhí)行主站工作。在這段時(shí)間內(nèi)，它可依照主－從通訊關(guān)系表與所有從站通信，也可依照主－主通訊關(guān)系　　（７）在總線(xiàn)系統(tǒng)初建時(shí)，主站介質(zhì)存取控制MAC的任務(wù)是制定總線(xiàn)上的站點(diǎn)分配并建立邏輯環(huán)。在總線(xiàn)運(yùn)行期間，斷電或損壞的主站必須從環(huán)中排除，新上電的主站必須加入邏輯環(huán)。
　　（8）第二層的另一重要工作任務(wù)是保證數(shù)據(jù)的可靠性。PROFIBUS第二層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)格式可保證數(shù)據(jù)的高度完整性。
　　（9） PROFIBUS在第二層按照非連接的模式操作，除提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 邏輯數(shù)據(jù)傳輸外，還提供多點(diǎn)通信，其中包括廣播及選擇廣播功能。
　　
　　PROFIBUS傳輸技術(shù)

　　PROFIBUS提供了三種數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)型：
　　（1）用于DP和FMS的RS485傳輸。
　　（2）用于PA的IEC1158－2傳輸。
　　（3）光纖
　　 1．用于DP／FMS的RS485傳輸技術(shù)
　　由于DP與FMS系統(tǒng)使用了同樣的傳輸技術(shù)和統(tǒng)一的總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議，因而，這兩套系統(tǒng)可在同一根電纜上同時(shí)操作。
　　 RS-485傳輸是PROFIBUS最常用的的一種傳輸技術(shù)。這種技術(shù)通常稱(chēng)之為H2。采用的電纜是屏蔽雙絞銅線(xiàn)。
　　 RS-485傳輸技術(shù)基本特征：
　　（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌壕€(xiàn)性總線(xiàn)，兩端有有源的總線(xiàn)終端電阻。
　　（2）傳輸速率：9.6K bit /s12M bit/ s
　　（3）介質(zhì)：屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環(huán)境條件（EMC）。
　　（4）站點(diǎn)數(shù)：每分段32個(gè)站（不帶中繼），可多到127個(gè)站（帶中繼）。
　　（5）插頭連接：最好使用9針D型插頭。
　　 2． RS－485傳輸設(shè)備安裝要點(diǎn)
　　（1）全部設(shè)備均與決線(xiàn)連接。
　　（2）每個(gè)分段上最多可接32個(gè)站（主站或站）。
　　（3）每段的頭和尾各有一個(gè)總線(xiàn)終端電阻，確保操作運(yùn)行不發(fā)生誤差。兩個(gè)總線(xiàn)終端電阻必須永遠(yuǎn)有電源。
　　（4）當(dāng)分段站超過(guò)32個(gè)時(shí)，必須使用中繼器用以連接各總線(xiàn)段。串聯(lián)的中繼器一般不超過(guò)3個(gè)。
　　（注：中繼器沒(méi)有站地址，但被計(jì)算機(jī)在每段的最多站數(shù)中）
　　（5）電纜最大長(zhǎng)度取決于傳輸速率。如使用A型電纜，則傳輸速率與長(zhǎng)度如下：
　　波特率：（K bit/s）9.6 19.2 93.75 187.5 500 1500 1200
　　距離／段（M） 1200 1200 1200 1000 400 200 100
　　（6） A型電纜參數(shù)：
　　阻抗：135－165Ω 電容：＜30 pf / m 回路電阻：110Ω
　　線(xiàn)規(guī)：0.64mm 導(dǎo)線(xiàn)面積：＞0.34mmΩ
　　（7） RS－485的傳輸技術(shù)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)最好使用9針D型插頭。
　　（8）當(dāng)連接各站時(shí)，應(yīng)確保數(shù)據(jù)線(xiàn)不要擰絞，系統(tǒng)在高電磁發(fā)射環(huán)境（如汽車(chē)制造業(yè)）下運(yùn)行應(yīng)使用帶屏蔽的電纜,屏蔽可提高電磁兼容性（EMC）。
　　（9）如用屏蔽編織線(xiàn)和屏蔽箔，應(yīng)在兩端與保護(hù)接地連接，并通過(guò)盡可能的大面積屏蔽接線(xiàn)來(lái)復(fù)蓋，以保持良好的傳導(dǎo)性。另外建議數(shù)據(jù)線(xiàn)必須與高壓線(xiàn)隔離。
　　（10）超過(guò)500K bit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí)應(yīng)避免使用短截線(xiàn)段，應(yīng)使用市場(chǎng)上現(xiàn)有的插頭可使數(shù)據(jù)輸入和輸出電纜直接與插頭連接，而且總線(xiàn)插頭連接可在任何時(shí)候接通或斷開(kāi)而并不中斷其它站的數(shù)據(jù)通信。
　　 3用于PA的IEC1158－2傳輸技術(shù)
　　（1）數(shù)據(jù)IEC1158－2的傳輸技術(shù)用于PROFIBUS－PA，能滿(mǎn)足化工和石油化工業(yè)的要求。它可保持其本征安全性，并通過(guò)總線(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。
　　（2） IEC1158－2是一種位同步協(xié)議，可進(jìn)行無(wú)電流的連續(xù)傳輸，通常稱(chēng)為H1。
　　（3） IEC1158－2技術(shù)用于PROFIBUS－PA，其傳輸以下列原理為依據(jù)：
　　 ①．每段只有一個(gè)電源作為供電裝置。
　　 ②．當(dāng)站收發(fā)信息時(shí)，不向總線(xiàn)供電。
　　 ③．每站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所消耗的為常量穩(wěn)態(tài)基本電流。
　　 ④．現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備其作用如同無(wú)源的電流吸收裝置。
　　 ⑤．主總線(xiàn)兩端起無(wú)源終端線(xiàn)作用。
　　 ⑥．允許使用線(xiàn)性．樹(shù)型和星型網(wǎng)絡(luò)。
　　 ⑦．為提高可靠性，設(shè)計(jì)時(shí)可采用冗余的總線(xiàn)段。
　　 ⑧．為了調(diào)制的目的，假設(shè)每個(gè)部線(xiàn)站至少需用10mA基本電流才能使設(shè)備啟動(dòng)。通信信號(hào)的發(fā)生是通過(guò)發(fā)送設(shè)備的調(diào)制，從±9mA到基本電流之間。
　　（4） IEC1158－2傳輸技術(shù)特性：
　　 ①．數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)字式．位同步．曼徹斯特編碼。
　　 ②．傳輸速率：31.25K bit /s，電壓式。

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