PROFIBUS是什么？

PROFIBUS是過程現(xiàn)場總線的縮寫，于1989年正式成為現(xiàn)場總線的國際標準。目前在多種自動化的領域中占據(jù)主導地位，全世界的設備節(jié)點數(shù)已經(jīng)超過2000萬。它由三個兼容部分組成，即PROFIBUS－DP（ Decentralized Periphery）．PROFIBUS－PA（Process Automation ）．PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )。其中PROFIBUS－DP應用于現(xiàn)場級，它是一種高速低成本通信，用于設備級控制系統(tǒng)與分散式I/O之間的通訊，總線周期一般小于10ms，使用協(xié)議第1、2層和用戶接口，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖俸陀行нM行。；PROFIBUS－PA適用于過程自動化，可使傳感器和執(zhí)行器接在一根共用的總線上，可應用于本征安全領域；PROFIBUS－FMS用于車間級監(jiān)控網(wǎng)絡，它是令牌結構的實時多主網(wǎng)絡，用來完成控制器和智能現(xiàn)場設備之間的通信以及控制器之間的信息交換。主要使用主-從方式，通常周期性地與傳動裝置進行數(shù)據(jù)交換

PROFIBUS基本特性

Profibus可使分散式數(shù)字化控制器從現(xiàn)場底層到車間級網(wǎng)絡化，與其他現(xiàn)場總線相比，Profibus的重要優(yōu)點是具有穩(wěn)定的國際標準EN50170作保證，并經(jīng)實際應用驗證具有普遍性，它包括了加工制造、過程和數(shù)字自動化等廣泛的應用領域，并可同時實現(xiàn)集中控制、分散控制和混合控制三種方式。該系統(tǒng)分為主站和從站：

主站決定總線的數(shù)據(jù)通信，當主站得到總線控制權（令牌）時，沒有外界請求也可以主動發(fā)送信息。在Profibus協(xié)議中主站也稱為主動站。

從站為外圍設備，典型的從站包括：輸入/輸出裝置、閥門、驅動器和測量發(fā)射器。它們沒有總線控制權，僅對接收到的信息給予確認或當主站發(fā)出請求時向它發(fā)送信息。從站也稱為被動站。由于從站只需總線協(xié)議的一小部分，所以實施起來特別經(jīng)濟。

PROFIBUS性能

與其它現(xiàn)場總線系統(tǒng)相比，PROFIBUS的最大優(yōu)點在于具有穩(wěn)定的國際標準EN50170作保證，并經(jīng)實際應用驗證具有普遍性。目前已應用的領域包括加工制造．過程控制和自動化等。PROFIBUS開放性和不依賴于廠商的通信的設想，已在10多萬成功應用中得以實現(xiàn)。市場調查確認，在德國和歐洲市場中PROFIBUS占開放性工業(yè)現(xiàn)場總線系統(tǒng)的市場超過40%。PROFIBUS有國際著名自動化技術裝備的生產(chǎn)廠商支持，它們都具有各自的技術優(yōu)勢并能提供廣泛的優(yōu)質新產(chǎn)品和技術服務。

PROFIBUS結構

PROFIBUS協(xié)議結構是根據(jù)ISO7498國際標準，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡（Open System Interconnection-OSI）作為參考模型的。該模型共有七層?！。?）PROFIBUS－DP：定義了第一．二層和用戶接口。第三到七層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設備可調用的應用功能，并詳細說明了各種不同PROFIBUS－DP設備的設備行為?！。?）PROFIBUS－FMS：定義了第一．二．七層，應用層包括現(xiàn)場總線信息規(guī)范（Fieldbus Message Specification - FMS）和低層接口(Lower Layer Interface － LLI)。FMS包括了應用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務。LLI協(xié)調不同的通信關系并提供不依賴設備的第二層訪問接口?！。?） PROFIBUS－PA：PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴展的PROFIBUS－DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場設備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1158－2標準，PA的傳輸技術可確保其本征安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網(wǎng)絡?！∽ⅲ旱谝粚訛槲锢韺樱诙訛閿?shù)據(jù)鏈路層，第三層為網(wǎng)絡層，第四層為傳輸層，第五層為會話層，第六層為表達層，第七層為應用層。需要注意的是，第三~六層在Profibus中沒有具體應用，但是這些層要求的任何重要功能都已經(jīng)集成在低層接口（LLI）中。

PROFIBUS應用

典型的工廠自動化系統(tǒng)應該是三級網(wǎng)絡結構，基于現(xiàn)場總線Profibus-DP/PA控制系統(tǒng)位于工廠自動化系統(tǒng)中的低層，即現(xiàn)場級和車間級?，F(xiàn)場總線Profibus是面向現(xiàn)場級和車間級的數(shù)字化通信網(wǎng)絡。

1.現(xiàn)場設備層

主要功能是連接現(xiàn)場設備，如分散式I/O、傳感器、驅動器、執(zhí)行機構、開關設備等，完成現(xiàn)場設備控制及設備間連鎖控制。主站負責總線通信管理及所有從站的通信。總線上所有設備生產(chǎn)工藝控制程序均儲存 在主站中，并由主站執(zhí)行。

2.車間監(jiān)控層

車間級監(jiān)控用來完成車間中生產(chǎn)設備之間的連接，如一個車間三條生產(chǎn)線主控制器之間的連接，完成車間級設備監(jiān)控。車間級監(jiān)控包括生產(chǎn)設備狀態(tài)在線監(jiān)控、設備故障報警及維護等。通常還具有諸如生產(chǎn)統(tǒng)計、生產(chǎn)調度等車間級生產(chǎn)管理功能。車間級監(jiān)控通常要設立車間監(jiān)控室，在操作員工作站及打印設備上。車間級監(jiān)控網(wǎng)絡可采用Profibus-FMS，它是一個多主網(wǎng)絡，在這一級，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.工廠管理層

車間操作員工作站可通過集線器與車間辦公管理網(wǎng)連接，將車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)送到車間管理層。車間管理網(wǎng)作為主網(wǎng)的一個子網(wǎng)，通過交換機、網(wǎng)橋或路由器等連接到廠區(qū)骨干網(wǎng)上，將車間數(shù)據(jù)集成到工廠管理層。

車間管理層通常所說的以太網(wǎng)，即IEC802.3TCP/IP的通信協(xié)議標準。工廠骨干網(wǎng)可根據(jù)工廠實際情況，采用如FDDI或ATM等網(wǎng)絡。