现场总线控制系统（FCS）系列：Siemens ProfiBus_（3）.Profibus系统的架构和组成.docx

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Profibus系统的架构和组成

1.Profibus系统概述

Profibus（ProcessFieldbus）是一种用于工业自动化领域的现场总线标准，由Siemens公司开发并推广。它主要用于实现现场设备与控制系统的通信，通过减少布线和提高通信效率，实现更高效的工业自动化系统。Profibus支持多种通信协议，包括ProfibusDP（DecentralizedPeripherals）、ProfibusFMS（FieldbusMessageSpecification）和ProfibusPA（ProcessAutomation）。

在纸浆和造纸工业中，Profibus系统被广泛应用于各种控制系统中，如纸机控制系统、制浆控制系统、废水处理系统等。这些系统通过Profibus总线连接各种现场设备，如传感器、执行器、变频器等，实现数据的实时传输和设备的远程控制。

2.ProfibusDP

2.1ProfibusDP的基本概念

ProfibusDP（DecentralizedPeripherals）主要用于现场设备和控制器之间的高速数据传输。它是一种主从通信协议，主设备通常为PLC（可编程逻辑控制器），从设备则为各种现场设备。ProfibusDP支持多种通信模式，包括循环数据传输和非循环数据传输。

2.2ProfibusDP的网络拓扑

ProfibusDP支持多种网络拓扑结构，包括：

线性拓扑：各个设备通过线性连接的方式组成网络，适用于简单的现场设备连接。

树形拓扑：通过分支的方式连接多个设备，适用于复杂的现场设备连接。

环形拓扑：设备通过环形连接的方式组成网络，提供更高的可靠性和冗余性。

2.3ProfibusDP的数据传输

ProfibusDP使用帧（Frame）进行数据传输。每个帧包含以下部分：

帧头：包含帧的类型、长度等信息。

地址：标识主设备和从设备的地址。

数据：实际传输的数据内容。

帧尾：包含校验码等信息。

2.3.1循环数据传输

循环数据传输是ProfibusDP的主要通信模式，主设备按照预定的周期向从设备发送请求并接收响应。这种模式适用于实时性要求高的控制应用。

2.3.2非循环数据传输

非循环数据传输用于传输一些非周期性的数据，如诊断信息、配置参数等。这种模式适用于低频次的数据交换。

2.4ProfibusDP的设备类型

ProfibusDP支持多种类型的设备，包括：

主设备：如PLC、计算机等，负责发起通信请求和控制网络。

从设备：如传感器、执行器、变频器等，响应主设备的通信请求。

2.5ProfibusDP的配置

ProfibusDP的配置通常包括以下几个步骤：

网络规划：确定网络的拓扑结构和设备的物理位置。

设备选择：选择符合ProfibusDP标准的设备。

地址分配：为主设备和从设备分配唯一的地址。

参数设置：设置通信参数，如波特率、通信模式等。

调试：通过工具（如GSD文件）进行网络调试，确保通信正常。

2.5.1GSD文件的使用

GSD（GeneralStationDescription）文件是ProfibusDP设备的描述文件，包含设备的通信参数和功能描述。主设备通过GSD文件识别和配置从设备。

!--GSD文件示例--

PROFIBUS_DEVICEGSD_VERSION=1.0

IDENTIFICATION

VENDOR_NAMESiemens/VENDOR_NAME

MODEL_NAMEET200S/MODEL_NAME

DEVICE_TYPEDPV0/DEVICE_TYPE

/IDENTIFICATION

PARAMETERS

BAUD_RATE19200/BAUD_RATE

WATCHDOG1000/WATCHDOG

/PARAMETERS

INPUTS

MODULEMODULE_ID=1

INPUT

NAMETemperature_Sensor/NAME

DATA_LENGTH2/DATA_LENGTH

/INPUT

/MODULE

/INPUTS

OUTPUTS

MODULEMODULE_ID=2

OUTPUT

NAMEValve_Control/NAME

DATA_LENGTH2/DATA_LENGTH

/OUTPUT

/MODULE

/OUTPUTS

/PROFIBUS_DEVICE

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