工业控制网络与人机界面组态课件 工业现场总线.pptVIP

4.3Profibus工业现场网络Profibus是由西门子公司推出，符合德国国家标准和欧洲标准EN50170的现场总线，是ProcessFieldBus的简称。目前世界上许多自动化设备制造商如西门子公司都为它们生产的设备提供Profibus接口，Profibus产品的市场份额占欧洲首位，大约为40%，目前正在向欧洲以外的地区扩展。1997年7月，ProfibusInternational在中国建立了中国Profibus用户协会（CPO）。2000年6月，Profibus成为有关低压开关设备4.3.1Profibus工业现场网络概况与控制设备、控制器与电气设备接口的IEC62026现场总线标准之一。Profibus已经广泛应用于制造业和楼宇自动化。1．Profibus工业现场网络组成结构Profibus是唯一的全集成H1（过程）和H2（工厂自动化）的现场总线解决方案，是一种不依赖于制造商所生产的开放式现场总线标准。采用Profibus标准系统，不同制造商所生产的设备不须对其接口进行特别调整就可通信，Profibus可用于高速并对时间苛求的数据传输，也可用于大范围的复杂通信场合，如图4．21所示。图4．21Profibus现场总线连接示意图Profibus根据应用的特点分为Profibus-DP、Profibus-FMS、Profibus-PA三个兼容版本。Profibus-DP（H2）是一种经过优化的高速通信连接，专为自动控制系统和设备级分散I/O之间的通信设计的，可用于分布式控制系统的高速数据传输，其传输速率可达12Mbit/s，一般构成单主站系统。Profibus-FMS主要解决车间级通用性通信任务，提供大量的通信服务，完成中等速度的循环和非循环通信任务，用于纺织工业、楼宇自动化、电气传动、传感器和执行器、低压开关设备等一般的自动化控制，一般构成实时多主网络系统。4.3.1Profibus工业现场网络概况Profibus-PA（H1）是专为过程自动化设计的，提供标准的本质安全的传输技术，一般用于对安全性要求较高的场合及由总线供电的站点。一般要与Profibus-FMS和Profibus-DP混合使用。Profibus使得分散式数字化控制器从现场层到车间级网络化，该系统分为主站和从站。主站决定总线的数据通信，当主站得到总线控制权（令牌）时，没有外界请求也可以主动送信息。从站为外围设备，典型的从站包括输入输出设备、4.3.1Profibus工业现场网络概况控制器、驱动器和测量变送器。它们没有总线控制权，仅对接收到的信息给予确认或当主站发出请求时向主站发送信息。2．Profibus协议结构和通信模型Profibus协议的结构是根据开放系统互连参考模型ISO7498制定的，Profibus的协议结构和Profibus各协议层及子层的结构如图4．22所示。4.3.1Profibus工业现场网络概况图4．22Profibus协议结构MBP传输Profibus-DP和Profibus-FMS采用了相同的媒体访问控制协议（第2层）和传输技术（第1层）。Profibus-DP使用第1、2层和用户接口。为了获得快速和同效率的数据传输，第3~7层没有定义。直接数据链路映像（DirectDataLinkMapper——DDLM）为用户接口提供第2层的访问服务。用户接口定义了用户及系统以及不同设备可以调用的应用功能，并详细说明了各种不同Profibus-DP设备的行为，还提供了RS485传输技术和光纤传输技术。4.3.1Profibus工业现场网络概况Profibus-FMS第1、2和7层均加以定义，第3~6层没有定义。第7层由现场总线报文规范（FMS）和底层接口（LowerLayerInterface——LLI）组成。Profibus-FMS包括了应用协议，并向用户提供了广泛选用的强有力的通信服务，LLI协调了不同的通信关系，并向FMS提供不依赖设备第2层的访问方式。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，它还为Profibus-FMS提供了RS485传输技术和光纤传输技术。4.3.1Profibus工业现场网络概况Profibus-PA数据传输采用扩展的Profibus-DP协议，另外还使用了描述现场设备行为的PA规范，根据IEC1158-2标准，这种传输技术可确保其本质安全性，并使现场设备通过总线供电。使用分段式耦合器，Profibus-