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PROFIBUS现场总线来源

时间:12-12 来源:互联网 点击:
  Profibus是联邦德国于九十年代初制定的国家工业现场总线协议标准,代号DIN19245,由十三家工业企业及五家研究所经过两年多的时间完成。1996年经欧洲电工委员会批准被列为欧洲标准EN50170。根据欧洲标准化规则,EN50170于当年自动地在法律上得到欧洲所有国家标准化机构的认可。德国注销了原有的PROFIBUS国家标准DIN19245,以EN50170取而代之。从现在起,欧洲所有公开的招标都是在EN50170的基础上进行的.EN50170在保护投资方面为生产厂家和用户提供了一个最高的标准。    PROFIBUS 提供一个从传感器直至管理层的透明网络。正因为如此,PROFIBUS 可以在许多方面——从汽车工业、机器制造业、食品工业、运输业直到环保工程等,获得应用。近年来,PROFIBUS在众多的现场总线中占据首位,并以其约占40%的市场份额居欧洲之冠.作为开放式通信系统工业标准,PROFIBUS现场总线公布了网络各层协议的所有规范。按照这些规范设计设备网络接口,不同的设备可以实现网络互联。这给控制设备的生产厂家、系统设计安装调试单位和用户带来了极大的方便。用户可根据需要选择不同的设备,构成相应的系统,以减少设备的冗余度,降低成本,也为以后系统的扩充提供了方便。  

Profibus现场总线技术的特点?PROFIBUS为多主多从结构,可方便地构成集中式、集散式和分布式控制系统。网络协议以 ISO/OSI参考模型为基础,对第三层到第六层进行了简化。
  Profibus协议的第一部分是物理层和链路层协议。物理层采用RS-485标准通信规范,传输介质为双绞线,其技术指标如下:
  技术标准:EN50170 接口标准:EIA RS-485; 网络插口:SUB-D9芯插头; 波 特 率:9.6K,19.2K,93.75K,187.5K,500K 响应时间:<20ms; 编码方式:IEC规定之ManchesterⅡ标准 ;
拓扑结构:两端带有终端器的总线结构 ;传输距离:波特率9.6K,19.2K,93.75K时 1200m; 波特率187.5K时600m ;波特率500K时200m(可通过中继器增加传输距离) ;站 点 数:主站+从站共126个 电 缆:屏蔽双绞线,截面>0.22mm ,阻抗120 W   
             
   Profibus链路层又称FDL,它采用混合介质存取方式,即主站间按令牌方式,主站和从站间按主从方式工作。令牌是一条特殊的电文,它在主站之间按照地址的升序传递总线控制权(即令牌),得到令牌的主站可在一定的时间内执行本站的工作。这种方式保证了在任一时刻只能有一个站点发送数据,并且任一个主站在一个特定的时间片内都可以得到总线操作权,这就完全避免了冲突。链路层保证损坏或掉电的站点从环中排除,新上电的主站加入令牌环。链路层的另一个主要任务是保证数据的无差错传输,这是通过海明间距=4、按照国际标准IEC870-5-1制定的特殊的起始和结束界定符、每个字节的奇偶校验和每条电文的CRC循环校验保证的.(可通过中继器增加传输距离) PROFIBUS链路层提供的服务有:SDA (发送数据并要求回答) SDN (发送数据,不要求回答) SRD (发送数据并要求回送数据)CSRD(循环发送数据并要求回送数据)

  Profibus的最大电文长度为255个字节。电文由标识符、源及目的地址、数据长度、数据、命令字和循环校验码等构成,有效数据最长246字节。
  Profibus协议的第二部分是应用层协议(FMS),第三部分为DP协议,它们都使用相同的底层协议,用于不同的应用领域。
  FMS定义了应用层(第七层)的内容。由于Profibus没有第三层到第六层,所以这几层的必要功能在一个称为“底层接口”(LLI)的模块中完成,由LLI将这些功能映射到FMS中。FMS提供了多种强有力的通信服务,这些服务是著名的MAP协议中MMS服务的一个子集。为使这些功能适应不同应用领域当中真正的实际需要,FMS包括称为“行规”(PROFILE)的特殊定义。行规规定不同制造商制造的、遵从同一行规的PRIFIBUS设备应具有相同的通信功能。行规中除通信参数的选择外,还包括队状态和错误的解释及针对应用的定义等许多信息。

目前已经完成的有大楼自动化、驱动器、传感器和执行器、可编程控制器、纺织机器和低压开关设备等行规,这些行规的制定为用户使用提供了极大的方便,也是Profibus得到广泛应用的一个重要原因。
  Profibus协议的第三部分是PROFIBUS的DP协议,用于传感器和执行器级的高速数据传输。它以PROFIBUS-FDL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送方式(CSRD)工作。PROFIBUS-DP广泛地应用在德国西门子公司生产的控制设备当中。DP和FMS可混合工作。
  Profibus协议的第四部分是PROFIBUS的PA协议,适用于对安全性要求较高的场合,这由PROFIBUS的第四部分描述,PA实现了IEC1158-2规定的通信规程,设备行规定义了设备各自的功能,设备描述语言(DDL)及功能块允许对设备进行完全的内部操作。
  综上所述,Profibus严格的定义和完善的功能使其成为开放式系统的典范。特别需要指出的是,除了使用专门的ASIC芯片之外,PROFIBUS也可以用通用电子器件实现(如8050,8086,V25等),价格低廉,容易推广。这些特点使得它在短短几年内在化工、冶金、机械加工以及其它自动控制领域得到了迅速普及和应用。

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