PROFIBUS-DP现场总线、通信网络及应用系统.ppt

5PROFIBUS-DP现场总线它的设计旨在用于设备一级的高速数据传输。在这一级，中央控制器（如PLC/PC）通过高速串行线同分散的现场设备（如I/O、驱动器、阀门等）进行通信，同这些分散的设备进行数据交换多数是周期性的。
PROFIBUS-PA：对于安全性要求较高的场合，制定了PROFIBUS-PA协议，这由DIN19245的第四部分描述。PA具有本质安全特性，它实现了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，在现场设备的规划、敷设电缆、调试、投入运行和维修等方面可节约成本40%之多，并大大提高了系统功能和安全可靠性，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。
PROFIBUS-FMS：它的设计是旨在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。
为了满足苛刻的实时要求，PROFIBUS协议具有如下特点：
（1）不支持长信息段>235B（实际最大长度为255B，数据最大长度244B，典型长度120B）。
（2）不支持短信息组块功能。由许多短信息组成的长信息包不符合短信息的要求，因此，PROFIBUS不提供这一功能（实际使用中可通过应用层或用户层的制定或扩展来克服这一约束）。
（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。这对小系统（如传感器等）尤其重要。
（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，如对屏蔽双绞
线，单段长度小于或等于1.2km，不带中继器，每段32个站点。（网络规模：双绞线，最大长度9.6km；光纤，最大长度90km；最大站数，127个）
（8）传输速率取决于网络拓扑和总线长度，从9.6kbps到12Mbps不等。
（9）在传输时，使用半双工，异步，滑差（Slipe）保护同步（无位填充）。
（10）报文数据的完整性，用海明距离HD=4，同步滑差检查和特殊序列，以避免数据的丢失和增加。
（11）地址定义范围为：0~127（对广播和群播而言，127是全局地址），对区域地址、段地址的服务存取地址（服务存取点LSAP）的地址扩展，每个6bit。
（12）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）。如果对实时性要求不苛刻，最多可用32个主站，总站数可达127个。
（13）总线存取基于混合、分散、集中三种方式：主站间
用令牌传输，主站与从站之间用主—从方式。令牌在由主站组成的逻辑令牌环中循环。如果系统中仅有一主站，则不需要令牌传输。这是一个单主站—多从站的系统。最小的系统配置由一个主站和一个从站或两个主站组成。
（14）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。
PROFIBUS广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等其它自动化领域，PROFIBUS的典型应用如图8-32所示。工厂管理级

1.PROFIBUS-DP的物理层
PROFIBUS-DP的物理层支持屏蔽双绞线和光纤电缆两种传输介质。
（1）DP（RS-485）的物理层
对于屏蔽双绞电缆的基本类型来说，PROFIBUS的物理层（第1层）实现对称的数据传输，符合EIARS-485标准（也称为H2）。一个总线段内的导线是屏蔽双绞电缆，段的两端各有一个终端器，如图8-33所示。
①传输程序
用于PROFIBUSRS-485的传输程序是以半双工、异步、无间隙同步为基础的。数据的发送用NRZ（不归零）编码，即1个字符帧为11位（bit），如图8-34所示。

在传输期间，二进制“1”对应于RXD/TXD-P（Receive/Transmit-Data-P）线上的正电位，而在RXD/TXD-N线上则相反。各报文间的空闲（idle）状态对应于二进制“1”信号，如图8-35所示。

②总线连接
国际性的PROFIBUS标准EN50170推荐使用9针D型连接器用于总线站与总线的相互连接。D型连接器的插座与总线站相连接，而D型连接器的插头与总线电缆相连接。
9针D型连接器的针脚分配如表8-11所示。
③总线终端器
当总线系统运行的传输速率大于1.5Mbps时，由于所连接站的电容性负载而引起导线反射，因此必须使用附加有轴向电感的总线连接插头，如图8-36所示。引脚号站RS-485总线驱动器可采用SN75176，当通信速