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PROFIBUS现场总线 摘要：现场总线技术是’ 20世纪80年代兴起的一种集控制技术、仪表技术和计算机网络技术为一体的先进的工业控制技术。这其中PROFIBUS 现场总线是目前较为流行的五种现场总线中较为有仪表性的一种。文中介绍了PROFIBUS现场总线的由来、构成、特性及其优点，展望了其未来的发展趋势。 现场总线技术的产生 早在20世纪80 年代中期，国外就提出了现场总线，但研究工作进展缓慢，且没有国际标准可以遵循。直到1984 年，美国仪表协会（ISA）下属的标准与实施组工作中的ISA/SP50 开始制订现场总线的标准。1985 年国际电工委员会决定由Proway Working group 负责现场总线体系结构与标准的研究工作。1986 年德国开始制订过程现场总线（process field-bus）标准，简称PROFIBUS，由此拉开了现场总线标准制订和产品开发的序幕. PROFIBUS的协议结构 PROF IBUS协议结构是根据IS07498国际标准、以开放式系统互联网络作为参考模型的。该模型共有7层. PROF IBUS - DP定义了第1、2层和用户接口, 3到7层未加描述,这种流体型结构确保了数据传输的快速和有效。直接数据链路映像提供易于进入第2层的用户数据。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能,并详细说明了各种不同PROF IBUS - DP设备的设备行为 。PROF IBUS - FMS定义了1、2、7层,应用层包括现场总线信息规范和低层接口 。FMS包括了应用协议并向用户提供可广泛选用的强有力的通信服务。LL I协调不同的通信关系并提供不依赖设备的第2层访问接口。第2层现场总线数据链路可完成总线访问控制和数据的可靠性[ 9 ] PROF IBUS - PA PA 的数据传输采用扩展的PROF IBUS - PA PA 的数据传输采用扩展的行为的PA 行规。据IEC1158 - 2 标准, PA 的传输技术可确保其本征安全性,而且可通过总线给现场设备供电。由于PROF IBUS - DP具有可靠性高、性能高、实时性好及其独特的设计等优点,已被几乎所有的生产厂商和用户所接受。 PROFIBUS - DP数据传输技术 3.1 通讯原理 PROF IBUS - DP使用了第1 层(物理层) 、第2层(数据链路层)和用户接口层,由于工业上的特殊需要省略了3～6层 。模型的第1层相同,其主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接,以透明地传送比特流。它采用RS - 485协议,其传输技术为半双工通信方式,传输速率在9. 6 k～12M bit·s- 1之间可选, 对应的通讯距离在100 m～1 200 m,根据最大传输速率的不同,可选用双绞线或光纤2 种传输电缆。一般来说在电磁干扰很大的环境下可使用光纤导体以增长高速传输的最大距离。数据链路层: PROF IBUS - DP的数据链路层是比较复杂的一部分,它主要是通过数据链路层协议, 在不可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。 PROF IBUS - DP网包括两种介质存取方式:令牌总线方式和主- 从方式可选用。数据链路层协议媒体访问控制(MAC)部分采用受控访问的令牌总线和主从方式。主站间数据传输采用令牌总线方式 。令牌在总线上的各主站间传递,持有令牌的主站获得总线控制权,该主站依照关系表与从站或其它主站进行通信。主站与从站之间的周期性数据传输采用主从方式,主站向从站发送或索取信息。应用层: PROF IBUS - DP网没有使用OSI参考模型的应用层,而是自己定义了第8层———用户层, 这一层与用户接触比较多,它主要定义了DP的功能、行规及扩展功能。 PROFIBUS - DP的设备分类 3. 3. 1　1类DP主站(DPM1) 1类DP主站是中央控制器,它在预定的信息周期内与分散的站(如DP从站)交换信息,并对总线通信进行控制和管理。DPM1 可以发送参数给从站,读取从站的诊断信息 。此外,还可以将控制命令发送给个别从站或从站组,以实现输出数据和输入数据的同步。下列设备可以做1类主站: ( 1) 集成了DP接口的PLC。( 2)没有集成DP接口的CPU加上支持DP主站功能的通信处理器。(3)插有PROF IBUS 网卡的PC。( 4 ) IE /PB 链路模块。(5) ET 200S/ET 200X的主站模块] 。 3. 3. 2　2类DP主站(DPM2) 2类DP主站是编程器、组态设备或操作面板, 是DP网络中的编程、诊断和管理设备。DPM2除了具有1类主站的功能外,在与1类DP主站进行通信的同时,可以读取DP从站的输入/输出数据和当前的组态数据,可以给DP从站分配新的总站地址。下列设备可以做DPM2: ( 1) PC加_i_