PROFIBUS总线的应用分析设计报告(集散控制系统).docVIP

Hefei University PROFIBUS总线的应用分析 姓　　　 名 学 号 班 级 09自动化1班 完 成 日 期 2012年11月日PROFIBUS总线的应用分析 摘要：本文主要介绍PROFIBUS总线技术及其应用。PROFIBUS总线技术是一种国际化、开放式通讯标准，它不依赖于设备生产商，是一种独立的总线标准，已被广泛地用于制造业自动化和过程自动化、楼宇、交通、电力等各行各业。使用PROFIBUS总线技术，可以方便地实现各种不同厂商的自动化设备及元器件之间的信息交换。论文由现场总线技术展开，介绍了PROFIBUS总线技术的基本概念、组成、传输技术等。 关键词：现场总线；PROFIBUS总线；控制系统 正文： PROFIBUS总线的介绍 PROFIBUS是由13家工业企业和5家科研机构在德国联邦研技部的资助下，于1987年开始联合开发的生产过程现场总线(Process FieldBus)标准规范。自I987年起，PROFIBUS被批准为德国标准DIN199-45。其后，一些自愿在其产品中使用该标准规范的企业于I989年12月联合成立了PR0m uS用户组织(简称PNO)。PNO不断推进现场总线的标准化工作，以适应工业自动化应用市场的需求。到1996年6月30 13，PROFIBUS被批准为欧洲现场总线标准的组成部分之一，即EN50170V、2．从此EN50170V．2取代了D 19245。经过多年实际应用的考验，PROFIBUS标准技术和产品在世界范围内得到了广泛的推广和应用，并于1995年建立PR0FIBus国际组织(简称PI)。在PI下，到目前为止已在20个国家和地区成立了地区性的PROFIBUS用户组织，会员已超过650家，发展成为现场总线领域内全球最大的联合组织。中国的PR0F1Bus用户组织(简称CPO)于1997年7月在北京成立，挂在中国机电一体化技术应用协会。 1、1 PROFIBUS的组成和协议结构 PROFIBUS由三个兼容部分组成：1)PROFIBUS DP：是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I／O的通信。使用PROFIBUS DP可取代24VDC或4—20mA信号传输。2)PROFIBUS—PA：专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上。3)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协议结构是根据IS07498国际标准，以开放式系统互联网络(OSI)作为参考模型的，见图l。其中：1)PROFIBUS—DP：定义了第一、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，说明了各种不同PR0FIBUS—DP设备的设备行；2)PROFIBUS—FMS：定义了第一、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PR0FIBUS—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质安全性，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。 1、2 PROFIBUS的传输技术(物理层) PROFIBUS提供了三种数据传输类型：① 用于DP和FMS的RS485传输；② 用于PA的IEC1158—2传输；③光纤。RS485传输是PROFIBUS最常用的一种传输技术。 这种技术通常称之为H2。采用的电缆是屏蔽双绞线。从网络拓扑上来说它属于线性总线，网络两端有有源的总线终端电阻。IEC1158—2的传输技术用于PROFIBUS—PA，能满足化工和石油化工业的要求，它是一种位同步协议，通常称为H1。总线拓扑有树型和线型结构或是两者的结合。PROFIBUS系统在电磁干扰很大的环境下应用时，可使用光纤进行传输，以增加传输距离和提高抗干扰性，在电磁干扰很大的环境下应用时，光缆具有较高的抗干扰能力。许多厂商提供了总线转换器将RS一485电信号转换成光纤信号。这样就可以在同一套系统上采用RS一485传输 和光纤传输。常用的转换器有西门子的OLM等。器等感性负载。 1、3 P