PROFIBUS总线探析.ppt

第三章  PROFIBUS 现场总线 3.1 PROFIBUS的协议类型 3.2 PROFIBUS的通信模型 3.3 PROFIBUS的总线设备类型和数据通信 3.4 PROFIBUS的总线存取协议 3.5 PROFIBUS的应用(系统集成) 3.6 PROFIBUS-DP系统开发 3.7 PROFIBUS协议的发展 PROFIBUS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。 PROFIBUS技术的发展经历了如下过程: 1987年由德国SIEMENS公司等13家企业和5家研究机构联合开发； 1989年成为德国工业标准DIN19245； 1996年成为欧洲标准EN50170V.2(PROFIBUS-FMS-DP); 1998年PROFIBUS-PA被纳入EN50170V.2； 1999年PROFIBUS成为国际标准IEC61158的组成部分 (TYPEIII)； 2001年成为中国的机械行业标准JB/T10308-3-2001。 PROFIBUS由以下三个兼容部分组成: 1.PROFIBUS-DP：用于传感器和执行器级的高速数据传输，它以DIN19245第一部分为基础，根据其所需要达到的目标对通信功能加以扩充，DP传输速率可达：12 Mbit/s。 一般构成单主站系统，主站、从站间采用循环数据传输方式工作。 2. PA具有本质安全特性，实现了IEC1158-2规定的通信规程。 PROFIBUS-PA是PROFIBUS的过程自动化解决方案，PA将自动化系统和过程控制系统与现场设备，如压力、温度和液位变送器等连接起来，代替了4-20mA模拟信号传输技术。因此，PA尤其适用于石油、化工、冶金等行业的过程自动化控制系统。 3.PROFIBUS-FMS：解决车间一级通用性通信任务，FMS提供大量的通信服务，用以完成以中等传输速率进行的循环和非循环的通信任务。由于它是完成控制器和智能现场设备之间的通信以及控制器之间的信息交换，因此它考虑的主要是系统的功能而不是系统响应时间，应用过程通常要求的是随机的信息交换 (如改变设定参数等)。可用于大范围和复杂的通信系统。 PROFIBUS 协议的特点 1) 不支持长信息段 235 B 2)不支持短信息组块功能 3)本规范不提供由网络层支持运行的功能 4)除规定的最小组态外，根据应用需求可以建立任意的服务子集。 5)其他功能是可选的，如口令保护方法等。 6)网络拓扑是总线形，两端带终端器或不带终端器。 7)介质、距离、站点数取决于信号特性。 8)传输速率取决于网络拓扑和总线长度，从9.6 kbit/s ~ l2 Mbit/s不等。 9)可选第二种介质 (冗余)。 10)在传输时，使用半双工，异步，滑差 (Slipe)保护同步 。 11)报文数据的完整性，用海明距离 (HD)=4 12)地址定义范围为：0~126(对广播相群播而言，126是全局地址)。 13)使用两类站:主站 (主动站，具有总线存取控制权)和从站 (被动站，没有总线存取控制权)。 14)总线存取基于混合、分散、集中3种方式。 15)数据传输服务有两类: 非循环的：有/无应答要求的发送数据;有应答要求的发送和请求数据。 循环的 (轮询)：有应答要求的发送和请求数据。 3.1 PROFIBUS的协议类型 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 3.2 PROFIBUS的通信模型 3.2.1 物理层 3.2.2 现场总线数据链路层 3.2.3 应用层 3.2.1 物理层 1.DP/FMS(RS-485)的物理层 2.DP/FMS(光纤电缆)的物理层 3.PA的物理层 3.2.1 物理层 1.DP/FMS(RS-485)的物理层 屏蔽双绞电缆符合EIA RS-485标准(也称H2) 总线段的两端各有一个终端器 传输速率从9.6kbit/s到12Mbit/s可选 RS-485总线段的结构 （1）传输程序 半双工、异步、无间隙同步 NRZ（不归零）编码 “1”——RXD/TXD-P（Receive/Transmit-Data-P）线上的正电位，而在RXD/TXD-N线上则正相反。 各报文的空闲（idle）状态对应于二进