基于profibus總線的應(yīng)用分析

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1、基于PROFIBUS總線的應(yīng)用分析（天津辰力工程設(shè)計有限公司300400）摘要：現(xiàn)場總線集合了網(wǎng)絡(luò)、自動控制、計算機(jī)、數(shù)字通信等技術(shù)方式，形成了智能、數(shù)字和多接點的通信方式。木文對現(xiàn)場控制技術(shù)問題進(jìn)行了詳細(xì)描述，其中對常用的現(xiàn)場總線和PROFIBUS現(xiàn)場總線的應(yīng)用要求進(jìn)行了重點闡述，為現(xiàn)場總線的研究提供了理論參考與借鑒。關(guān)鍵詞：PROFIBUS總線；應(yīng)用PROFIBUS現(xiàn)場總線全稱為ProcessFieldBus,是1986年以德國丙門子公司為主的十幾家德岡公司、研究所共同推出的現(xiàn)場總線技術(shù)，是德岡岡家現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)的EN50170現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)己被列入IE

2、C61158國際標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS是一種與制造無關(guān)的、開放的廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通、電力等其他領(lǐng)域自動化的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。目前，針對現(xiàn)場總線技術(shù)研究的國內(nèi)外機(jī)構(gòu)日益增多，其發(fā)展速度迅猛,廣泛應(yīng)用于樓宇自動化、現(xiàn)場測控系統(tǒng)中。每推出新一代系統(tǒng)都會有效解決上一代系統(tǒng)的缺陷，不斷地更新?lián)Q代。其處于計算機(jī)通訊系統(tǒng)末端，可將微處理器放置在傳統(tǒng)的測量儀表中，具有數(shù)字計算和通信能力，多向傳輸，多支路結(jié)構(gòu)，使得通信和現(xiàn)場設(shè)備結(jié)合成為可能?，F(xiàn)場總線技術(shù)采用分布式控制跨網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)，可以保證通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在現(xiàn)場進(jìn)行安裝檢測，縮短了控制路線，保持系統(tǒng)長時間安全運行?，F(xiàn)場

3、總線技術(shù)是集計算機(jī)、儀表、電子和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展到一定程度上的結(jié)晶。由于現(xiàn)在市場上的總線種類繁多，且其標(biāo)準(zhǔn)不一致，所以想實現(xiàn)總線兼容是網(wǎng)難的，以太I(xiàn)M的研發(fā)和更廣泛的發(fā)展可以有效的解決難兼容的問題，于此同時，也為現(xiàn)場總線的發(fā)展提供了更多的可能。一、現(xiàn)場總線的特點①開放性?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)致力于與標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成共識，公開協(xié)議，設(shè)備廠家實時更新交換數(shù)據(jù)。②互相替換性。性能相似的設(shè)備可以進(jìn)行互換。③智能化?？梢栽诂F(xiàn)場設(shè)備中進(jìn)行工程量計算、補(bǔ)償計算、測量傳感等自動控制的功能。④結(jié)構(gòu)模塊化。去掉了DCS的輸入/輸出單元和控制室。采用全新的全分散性控制結(jié)構(gòu)擁有更強(qiáng)的可靠性、靈活性，易于維修和改建。⑤組態(tài)靈活，

4、可以獲得儀表的實時狀態(tài)，對信息的診斷和監(jiān)控系統(tǒng)。二、常用的現(xiàn)場總線現(xiàn)己經(jīng)有40多種的總線應(yīng)用于各個領(lǐng)域，但沒有一種總線可以達(dá)到全覆蓋。下面列舉幾種特色的現(xiàn)場總線見表1。①FF:基金會現(xiàn)場總線?，F(xiàn)場總線基金會是非營利性的國家組織，其結(jié)構(gòu)由物理層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和用戶層構(gòu)成。它顯著的特點是可以做到即插即用，及時操作和交換性能相同的設(shè)備。②PROFIBUS。包括PROFIBUS—DP、PROFIBUS—FMS、PROFIBUS—PA，它支持主-從、多主-多從和主-主的聯(lián)絡(luò)形式。PROFIBUS—DP多用于加工自動化控制的范疇，PROFIBUS-FMS應(yīng)用在樓宇自動化、低壓開關(guān)、紡織、可編程

5、控制器，PROFIBUS-PA則用于過程自動化。③LONWORKS。分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，廣泛的應(yīng)用在樓宇自動化、數(shù)據(jù)收集和工業(yè)控制等。④CAN?？刂凭钟蚓W(wǎng)，蘇顯著特點是是穩(wěn)定性高，靈活性強(qiáng)和實時性快。⑤HART。可追尋地址遠(yuǎn)程傳感通道的公開通訊協(xié)議，在工業(yè)控制領(lǐng)域它是模擬系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字系統(tǒng)的過渡產(chǎn)品。三、PROFIBUS現(xiàn)場總線通信技術(shù)3.1PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)PROFIBUS現(xiàn)場總線對分散過程設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行統(tǒng)一控制。第一、二層和用戶接U采用Profibus—DP，可以保證數(shù)據(jù)快速有效的傳輸，用戶接口的第二層功能映像由直接數(shù)據(jù)鏈路映像供給。協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖1所示。FMS包含了應(yīng)

6、用協(xié)議，并且可以提供廣的通信服務(wù)。PROFIBUS-PA數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUS一DP協(xié)議。3.2PROFIBUS傳輸技術(shù)PROFIBUS包括三種類型:光纖(FO)、PA的IEC1158—2傳輸、FMS和DP的RS485傳輸。①光纖傳輸技術(shù)。電磁干擾強(qiáng)的情況下使用PROFIBUS系統(tǒng)，光纖導(dǎo)體可以加大傳輸?shù)木嚯x。②PA的IEC1158-2的傳輸技術(shù)廣泛應(yīng)用于石化和化工工業(yè)，艽無電流的連續(xù)傳輸技術(shù)，可以保證長期穩(wěn)定的給現(xiàn)場設(shè)備供電。③FMS和DP的RS485傳輸。RS485使用屏蔽雙絞銅線電纜，廣泛應(yīng)用于設(shè)施簡單和高速傳輸?shù)念I(lǐng)域，RS485傳輸技術(shù)特點如表所示。RS485操作

7、簡單，可以增加或者減少總線結(jié)構(gòu)上的站點，所有的設(shè)備均采用一樣的傳輸速度，電纜的傳輸速度決定其最大的長度。3.3PROFIBUS總線存取協(xié)議PA、DP和FMS采用統(tǒng)一的協(xié)議，PROFIBUS協(xié)議設(shè)計需要滿足介質(zhì)控制的兩個基本要求:①限定的吋間間隔內(nèi)，每一個站點必須奮充足的吋間完成通信。②最大程度上縮短傳輸吋間。PROFIBUS包含主-從和主-主的令牌傳遞形式的總線存取協(xié)議。主-從形式是在主站得到總線存取令牌的時候可以與從站通信，任何主站都可以向從站索取和發(fā)送