PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用
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。目前已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通電力等領(lǐng)域。
Profibus由3個(gè)兼容部分組成,即PROFIBUS-DP(Decentralized Periphery,分布I/O系統(tǒng))、PROFIBUS-PA(Process Automation,現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范)和PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification,過程自動(dòng)化)。
PROFIBUS-DP是一種高速、低成本通信,專門用于設(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24V DC或4~20mA信號(hào)傳輸。PORFIBUS-PA專為過程自動(dòng)化設(shè)計(jì),可使傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)連在一根總線上,并有本質(zhì)安全規(guī)范。PROFIBUS-FMS用于車間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),是一個(gè)令牌結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)。
1.PROFIBUS的協(xié)議結(jié)構(gòu)
PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),以O(shè)SI作為參考模型的。PROFIBUS-DP定義了第1、2層和用戶接口。第3到7層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能,并詳細(xì)說明了各種不同PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備行為。PROFIBUS-FMS定義了第1、2、7層,應(yīng)用層包括現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范(FMS)和低層接口(LLI)。FMS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強(qiáng)有力的通信服務(wù);LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴設(shè)備的第2層訪問接口。PROFIBUS-PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUS-DP協(xié)議。另外,PA還描述了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1157-2標(biāo)準(zhǔn),PA的傳輸技術(shù)可確保其本質(zhì)安全性,而且可通過總線給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。使用連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)。
2.PROFIBUS的傳輸技術(shù)
PROFIBUS提供了三種數(shù)據(jù)傳輸型式:RS-485傳輸、IEC1157-2傳輸和光纖傳輸。
(1) RS-485傳輸技術(shù)
RS-485傳輸是PROFIBUS最常用的一種傳輸技術(shù),通常稱之為H2。RS-485傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-DP與PROFIBUS-FMS。
RS-485傳輸技術(shù)基本特征是:網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榫€性總線,兩端有有源的總線終端電阻;傳輸速率為9.6kbps~12Mbps;介質(zhì)為屏蔽雙絞電纜,也可取消屏蔽,取決于環(huán)境條件;不帶中繼時(shí)每分段可連接32個(gè)站,帶中繼時(shí)可多到127個(gè)站。
RS-485傳輸設(shè)備安裝要點(diǎn):全部設(shè)備均與總線連接;每個(gè)分段上最多可接32個(gè)站(主站或從站);每段的頭和尾各有一個(gè)總線終端電阻,確保操作運(yùn)行不發(fā)生誤差;兩個(gè)總線終端電阻必須一直有電源;當(dāng)分段站超過32個(gè)時(shí),必須使用中繼器用以連接各總線段,串聯(lián)的中繼器一般不超過4個(gè);傳輸速率可選9.6kbps~12Mbps,一旦設(shè)備投入運(yùn)行,全部設(shè)備均需選用同一傳輸速率。電纜最大長(zhǎng)度取決于傳輸速率。采用RS-485傳輸技術(shù)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)最好使用9針D型插頭。當(dāng)連接各站時(shí),應(yīng)確保數(shù)據(jù)線不要擰絞,系統(tǒng)在高電磁發(fā)射環(huán)境下運(yùn)行應(yīng)使用帶屏蔽的電纜,屏蔽可提高電磁兼容性(EMC)。如用屏蔽編織線和屏蔽箔,應(yīng)在兩端與保護(hù)接地連接,并通過盡可能的大面積屏蔽接線來復(fù)蓋,以保持良好的傳導(dǎo)性。
(2)IEC1157-2傳輸技術(shù)
IEC1l57-2的傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-PA,能滿足化工和石油化工業(yè)的要求。它可保持其本質(zhì)安全性,并通過總線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。IEC1157-2是一種位同步協(xié)議,可進(jìn)行無電流的連續(xù)傳輸,通常稱為H1。
(3)光纖傳輸技術(shù)
PROFIBUS系統(tǒng)在電磁干擾很大的環(huán)境下應(yīng)用時(shí),可使用光纖導(dǎo)體,以增加高速傳輸?shù)木嚯x??墒褂脙煞N光纖導(dǎo)體:一種是價(jià)格低廉的塑料纖維導(dǎo)體,供距離小于50m情況下使用;另一種是玻璃纖維導(dǎo)體,供距離小于1km情況下使用。許多廠商提供專用總線插頭可將RS-485信號(hào)轉(zhuǎn)換成光纖導(dǎo)體信號(hào)或?qū)⒐饫w導(dǎo)體信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS-485信號(hào)。
評(píng)論