PROFIBUS
2010-04-15 13:55:32 阅读8 评论0 字号：大中小
（1） PROFIBUS是一种国际化．开放式．不依赖于设备生产商的标准。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由相互兼容的三个部分组成，即PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA。
PROFIBUS-FMS：用于车间级通用的控制及通讯任务，是一个令牌环结构、实时多主网络。
PROFIBUS DP：是一种高速且优化的通讯方案，主要用于实现现场级控制系统与分布式I/O及其他现场级设备之间的通讯。使用PROFIBUS－DP可取代办24VDC或4－20mA信号传输。
PROFIBUS-PA：专为过程自动化而设计，符合本征安全规范，适用于在防爆区的应用。PROFIBUS－FMS：用于车间级监控网络，是一个令牌结构．实时多主网络。PROFIBUS这三层协议使其成为能够提供制造业自动化、工程自动化、楼宇自动化以及电力自动化完整解决方案的{wy}的现场总线系统。
（3） 与其它现场总线系统相比，PROFIBUS的{zd0}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。PROFIBUS开放性和不依赖于厂商的通信的设想，已在10多万成功应用中得以实现。市场调查确认，在德国和欧洲市场中PROFIBUS占开放性工业现场总线系统的市场超过40％。PROFIBUS有国际xx自动化技术装备的生产厂商支持，它们都具有各自的技术优势并能提供广泛的优质新产品和技术服务。
（4） PROFIBUS协议结构是根据ISO7498国际标准，以开放式系统互联网络（Open System Interconnection-OSI）作为参考模型的。该模型共有七层。 （1）PROFIBUS－DP：定义了{dy}．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{dy}．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)。FMS包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务。LLI协调不同的通信关系并提供不依赖设备的第二层访问接口。 （3） PROFIBUS－PA：PA的数据传输采用扩展的PROFIBUS－DP协议。另外，PA还描述了现场设备行为的PA行规。根据IEC1158－2标准，PA的传输技术可确保其本征安全性，而且可通过总线给现场设备供电。使用连接器可在DP上扩展PA网络。 注：{dy}层为物理层，第二层为数据链路层，第三－六层末使用，第七层为应用层。
（5） 1. PROFIBUS的站点数量是多少？
PROFIBUS一个网络的{zd0}站点数量为127。地址从0到126可自由定义。通常地址0为编程器预留，地址1为人机界面预留。地址127具有特殊含义，它代表广播帧。当容量不够时可通过增加主站接口卡的方式进行扩展。例如西门子S7-400 PLC 通过IM467扩展出最多14条 PROFIBIUS总线。
2. PROFIBUS三层协议（FMS、DP、PA）的应用场合？和西门子内部协议的关系？
如上文所述，FMS主要用于主站之间的对等通讯，但随着以太网技术的发展，车间管理级的通讯越来越多地将采用100兆的高速工业以太网技术。另外，FMS推荐只用于不同厂家主站之间的通讯。对于同一厂家的控制设备，例如全是西门子设备时，可以采用S7协议或FDL协议，它们可以和DP、FMS协议在同一根电缆上并行。DP主要用于现场级的主从通讯，例如PLC或PC和远程I/O、传动装置、人机界面等之间的通讯。同时，新发布的DPV1补充协议定义了从站之间的直接通讯的功能，这使得PROFIBUS的实时性又得到进一步的提高。PA主要用于主站与仪表、变送器等之间的通讯，具有本质安全特征。通常DP与PA结合使用，DP作为高速的骨干网络，PA置于防爆区。
3. PROFIBUS可采用哪些网络介质？
PROFIBUS有五种不同的传输技术，并且可以混合使用，构成灵活的网络结构：
 用于DP和FMS的RS485传输技术
 用于PA的IEC61158-2本质安全传输技术
 光纤传输技术（玻璃光纤、PCF光纤或塑料光纤）
 红外及无线传输技术
 导轨传输技术
采用RS485技术的屏蔽双绞线为PROFIBUS最常用的网络介质。采用玻璃光纤时，网络距离可达100公里以上，并且xx不受EMC的干扰。而红外及无线传输方式很好地解决了旋转设备或移动设备上控制设备的通讯问题，例如饮料罐装机的旋转台、物流系统中巷道的堆垛机。导轨传输技术则大量用于悬挂生产线中。
4. PROFIBUS的传输距离与传输波特率的关系？
PROFIBUS的波特率为9.6k – 12Mbps，是各种现场总线中最快的一种。当采用屏蔽双绞线作为PROFIBUS传输介质时，一个网段的传输距离与波特率之间的关系为：
波特率 网段距离
< 187.5Kbps 1000米
500Kbps 400米
1.5Mbps 200米
3M－12Mbps 100米
在整个网络中可以扩展9个中继器，即PROFIBUS网络距离为上述网段距离的10倍。
当需要更长的网络距离时，建议使用光纤。并且光纤的传输距离与波特率无关。
5. 什么是GSD文件？
GSD文件是一个用于识别不同PROFIBUS DP/PA设备（主站及从站）的文本文件。它使得 DP/PA设备可以被不同厂家的组态工具所识别。这也是PROFIBUS真正开放性的一个体现。一个典型的GSD文件通常包含设备的制造厂商信息、所支持的波特率、I/O定义、功能定义及诊断信息定义。GSD文件由设备厂家提供，通常可从厂家的网址或PROFIBUS网址中下载（）。
6. DPV1是什么？它支持哪些特殊功能？
DPV1是DP的补充协议，它在DP原有功能的基础上增加了以下一些新的功能：
1)恒定的总线循环时间；2)从站之间直接通讯； 3)传送带有时间标签的时间同步信号。
采用西门子DPC31芯片开发的DP从站都可以集成DPV1的功能，并且向下兼容。
7. 海明间距（Hamming Distance)是什么含义？
海明间距是衡量协议安全性的一个指标。PROFIBUS的海明间距HD=4，这意味着当一个数据包中有3个位同时出错时，仍然可以被系统校验出来，而不会当成是另外一个有效数据包。
8. 为什么终端电阻如此重要？
当采用屏蔽双绞线作为PROFIBUS网络介质时，必须在网段的两个端点加上终端电阻。这是为了防止PROFIBUS电缆中的信号反射。只有一端有终端电阻或根本没有终端电阻将导致由传输出错增加引起的总线效率降低。最严重的情况可能是通讯中断甚至损坏接口。另外，终断电阻采用电阻分压电路，这为PROFIBUS电缆提供了一个2－3V的空闲电平，同时有效地防止了因EMC干扰造成PROFIBUS电缆对地或高电平短路的可能。终断电阻不必额外添置，西门子公司提供的总线电缆连接器中已经集成了终断电阻电路，用户只需在需要的时候将其打在“ON”的位置即可。终断电阻需要从现场设备中提取5V电压，当此设备需要经常掉电时，建议此时采用独立的有源总线终端。
9. 什么是PROFIBUS行规？现在已经具有哪些行规？
行规是对特殊应用领域中用到的非主流设备及其总线参数的规范。它可以降低对同类现场设备开发PROFIBUS功能时的复杂程度，并使其功能一致。目前PROFIBUS行规已有以下几种：
 PLC之间通讯（FMS）
 楼宇自动化（FMS）
 传感器/执行器网络（FMS）
 低压开关设备（FMS）
 PA过程自动化现场设备（PA）
 数控/机器人控制系统（DP）
 编码器设备（DP）
 传动技术（DP/FMS）
10. 怎样连接屏蔽电缆的屏蔽层？
建议在屏蔽电缆的两端同时将屏蔽层良好接地（PE保护地）以获得{zj0}的电磁兼容性。如果不同设备之间存在5VDC以上的电势差时，则建议将总线电缆屏蔽层单端接地。当然{zh0}的方法是在车间范围内建立良好的等电位汇线系统，{zd0}程度上降低EMC或电势差带来的影响。
11. PROFIBUS一类主站和二类主站的区别是什么？
一类主站可以主动地、周期性地与其所组态的从站进行数据交换，同时也可以被动地与二类主站进行通讯。通常一类主站为PLC、NC或基于PC控制中最为主控功能的PC机。
二类主站作为“监控”主站，可以非周期性地与其他主站、它们的从站或自己的从站进行组态、诊断、参数化或数据交换。通常二类主站为编程器、人机界面或作为监控目的用的上位机。一个PROFIBUS DP系统中允许有一个一类主站和若干个二类主站（其数量取决于一类主站的连接能力）。
12. PROFIBUS具有哪些诊断功能？
PROFIBUS具有丰富的诊断功能，它包括站点级、模板级和通道级三层诊断功能。所有的站点的信息帧都包含至少6个字节的诊断信息。在西门子S7系列PLC中还集成了专门的诊断缓冲区，所有的诊断信息都可以在线或离线获得。另外西门子公司还提供了一些专门的总线诊断工具，如BT200手持式总线测试仪（用于PROFIBUS硬件诊断）、BUS Monitor 软件（用于总线信息帧诊断），以及诊断功能块软件包（用于用户程序的FB125）。
13. PROFIBUS DP与PA连接有几种方式？区别是什么？
PROFIBUS PA因为有防爆及本安的要求，所有物理介质与DP有所不同。它们之间的连接可以用DP/PA Coupler 或DP/PA Link。DP/PA Link实际上是由IM157 接口模板和至多5个 Coupler组成。当DP和PA之间只用Coupler 时，每一个PA站点都需要占用一个DP地址，另外DP一侧的波特率只能为固定的45.45Kbps。而采用DP/PA Link时，一个Link只占用一个 DP地址，并且DP侧的波特率可以达到12Mbps.
14. PROFIBUS和其他网络或协议任何通讯？
目前市场上已经提供了PROFIBUS DP/RS 232 网关、DP/AS-i网关、DP/EIB网关；另外 HART协议的仪表可以通过ET 200M或ET 200iS 上的HART模板接到DP网络中。对于上位 机系统，PROFIBUS 提供完整的驱动程序、C语言函数库以及OPC接口，可以方便地与其他软件进行数据交换。
15. PROFIBUS 还将继续发展吗？
PROFIBUS国际组织已经发布了在未来2至3年内的发展方向，它们分别是：
 PROFISafe（基于PROFIBUS的安全技术）：通过PROFIBUS传输安全急停或容错信息。
 PROFIDrive（基于PROFIBUS的传动技术）：采用DPV1技术，通过PROFIBUS实现传动系统之间同步和实时的功能。
 PROFINet（基于标准以太网的PROFIBUS技术）：将PROFIBUS协议捆绑到标准TCP/IP 上，并通过网关或代理服务器实现以太网和现有PROFIBUS之间路由的功能。
