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第4章 PROFIBUS通讯教材 教学目的与要求：了解PROFIBUS的基本概念、组成及其应用范围，理解PROFIBUS的通信参考模型，掌握PROFIBUS采用的访问控制方式、PROFIBUS的通信协议，了解PROFIBUS-DP三个版本的数据传输，了解PROFIBUS站点开发与实现，了解PROFIBUS-PA的基本特点、连接接口及安装。 教学重点：PROFIBUS总线访问控制的特点、 PROFIBUS的通信协议 教学难点：PROFIBUS的通信协议 第4章 PROFIBUS 4.1 PROFIBUS概述 4.2 PROFIBUS的通信协议 4.3 PROFIBUS-DP 4.4 PROFIBUS站点的开发与实现 4.5 PROFIBUS-PA 4.1 PROFIBUS概述 PROFIBUS定义 PROFIBUS的发展过程 PROFIBUS的三个子集 PROFIBUS应用范围 PROFIBUS的通信参考模型 PROFIBUS的组成 PROFIBUS的主站与从站 PROFIBUS的总线访问控制的特点 PROFIBUS概述 PROFlBUS (Process Fieldbus的缩写)是一种国际化的、开放的、不依赖于设备生产商的现场总线标准。它广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等其他自动化领域。 PROFIBUS技术的发展经历了如下过程: 1987年由德国SIEMENS公司等13家企业和5家研究机构联合开发； 1989年成为德国工业标准DIN19245； 1996年成为欧洲标准EN50170V.2(PROFIBUS-FMS-DP); 1998年PROFIBUS-PA被纳入EN50170V.2； 1999年PROFIBUS成为国际标准IEC61158的组成部分 (TYPEIII)； 2001年成为中国的机械行业标准JB/T10308-3-2001 PROFIBUS的组成 PROFIBUS-DP PROFIBUS-PA PROFIBUS-FMS PROFIBUS的组成 PROFIBUS-DP:用于传感器和执行器级的高速数据传输，它以DIN19245的第一部分为基础，根据其所需要达到的目标对通信功能加以扩充，DP的传输速率可达12Mbit/s，一般构成单主站系统，主站、从站间采用循环数据传输方式工作。版本分为V0，V1，V2。 DP三个版本 V0：规定周期性数据交换所需要的基本通信功能。 V1：包括有依据过程自动化的需求而增加的功能，特别被用于参数赋值、操作、智能化现场设备可视化，报警等非周期行数据通信。报警类型有：状态报警，刷新报警和制造商专用报警。 V2： 有根据驱动技术的需求增加的其他功能，如同步从站模式、驱动器标准化配置 PROFIBUS-PA具有本质安全特性，它实现了与FF总线相同的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。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。PA与DP网段之间必须用耦合器相联。 本质安全 本质安全源于按GB3836.1-2000标准生产，专供煤矿井下使用的防爆电器设备的分类，防爆电器分为隔爆型、增安型、本质安全型等种类，本质安全型电器设备的特征是其全部电路均为本质安全电路，即在正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路。也就是说该类电器不是靠外壳防爆和充填物防爆，而是其电路在正常使用或出现故障时产生的电火花或热效应的能量小于0.28mJ, 即瓦斯浓度为8.5%（最易爆炸的浓度）最小点燃能量。 本质安全防爆方法是利用安全栅技术将提供给现场仪表的电能量限制在既不能产生足以引爆的火花，又不能产生足以引爆的仪表表面温升的安全范围内，从而消除引爆源的防爆方法。 4-20mA 一般仪器仪表的信号电流都为4-20mA，指最小电流为4mA,最大电流为20mA 。 　　在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。 　　 为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。那么为什么选择4-20mA而不是0-20mA呢？为了减少接线的复杂性，传感器选择2线要比多线简单的多，2线既要传输信号，又要给传感器供电，所以设计者从中盗窃4