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PROFIBUS是一種具有廣泛應用的、開放的數字通信系統，適合于快速、時間要求嚴格的應用和復雜的通信任務，特別適用于工廠自動化和過程自動化領域。PROFIBUS是工業控制領域中的主流現場總線標準，被納入國際標準IEC 61158和IEC 61784中。在“PROFIBUS用戶組織”的普遍可提供的導則中規定了應用和工程方面的信息，這滿足用戶對于制造商無關性和開放性的要求，并確保在各個制造商的設備之間進行通信。PROFIBUS主要應用于工業通信、加工制造、過程控制、工廠自動化、交通電力等領域。市場調查確認，在德國和歐洲市場中PROFIBUS占開放性工業現場總線系統的市場超過40％，截止2008年底，超過2 800萬個設備節點被安裝。在2006年，PROFIBUS成為中國第一個工業通信領域現場總線技術國家標準：GB/T 20540-2006。 PROFIBUS-DP是一種經過優化的高速通信連接，是專為自動控制和設備級分散I/O之間的通信設計的，主要側重于工廠自動化，用于分布式控制系統的高速數據傳輸，其傳輸速率高達12 Mb/s。截止目前，DP的應用占到整個PROFIBUS應用的80%安裝實例，代表了PROFIBUS的技術精華和特點。 PROFIBUS由國際PI組織負責管理與維護，保障用戶最大的利益。 1 PROFIBUS技術系統結構 PROFIBUS技術系統結構如圖1所示。 2 PROFIBUS-DP特點 PROFIBUS-DP的主要特點：(1)傳輸技術：RS-485雙絞線、雙線電纜或光纜，波特率從9.6 kb/s～12 Mb/s。(2)總線存取：各主站間令牌傳遞，主站與從站間為主-從傳送；支持單主或多主系統；總線上最多站點（主-從設備）數為126。(3)通信：點對點（用戶數據傳送）或廣播（控制指令）；循環主-從用戶數據傳送和非循環主-主數據傳送。(4)運行模式：運行、清除、停止。(5)同步：控制指令允許輸入和輸出同步；同步模式：輸出同步；鎖定模式：輸入同步。(6)功能：DP主站和DP從站間的循環用戶數據傳送；各DP從站的動態激活和可激活；DP從站組態的檢查；強大的診斷功能，三級診斷信息；輸入或輸出的同步；通過總線給DP從站賦予地址；通過總線對DP主站（DPM1）進行配置；每DP從站的輸入和輸出數據最大為246 B。(7)可靠性和保護機制：所有信息的傳輸按海明距離HD=4進行；DP從站帶看門狗定時器；對DP從站的輸入/輸出進行存取保護；DP主站上帶可變定時器的用戶數據傳送監視。(8)設備類型：第二類DP主站(DPM2)是可進行編程、組態、診斷的設備；第一類DP主站(DPM1)是中央可編程序控制器，如PLC、PC等；DP從站是帶二進制值或模擬量輸入輸出的驅動器、閥門等。 DP-V1擴展主要內容：PC/PLC和從站設備之間的非循環數據交換；故障安全通信（PROFIsafe）；報警。 DP-V2擴展主要內容：廣播數據交換(生產者/消費者)；同步模式（等距離）；時鐘同步或時間標簽；冗余。 3 PROFIBUS網絡組建 PROFIBUS實際上是指一組協議與應用規約的集合，其核心是數據鏈路層上使用統一的通信協議——基于Token_passing的主從輪詢協議，而在其下的物理層和其上的應用層則使用不同的應用規約。PROFIBUS典型的面向應用的特性如圖2所示。 盡管如此，在大多數的應用場合，使用了RS-485物理層，這主要是由于PROFIBUS-DP的應用占據了大部分PROFIBUS的應用。 PROFIBUS-DP網絡布線時選用帶屏蔽雙絞線，提高總線抗干擾能力。表1所示為DP通信波特率與總線長度的關系。PROFIBUS-DP網絡分段，每段最大包括32個站，整個網絡最大站個數是126。 在一個PROFIBUS網絡中包含有三種設備，它們分別是：一類主站、二類主站和從站。一個網絡系統中，可以沒有二類主站，但必須包含一類主站和從站。依據其主站個數，可分為單主站和多主站系統，其中單主站系統最為常見。 圖3是一個單主站網絡，網絡中有多個從站設備。分布式I/O、變頻器、電機啟動保護裝置、智能高低壓電器、電量測量裝置、各種變送器、智能現場測量設備及儀表等都可以通過XGate-DPS系列模塊作為一個從站設備連接到PROFIBUS總線上。 圖4所示為多主混合網絡，網絡中一類主站PLC負責與其所屬的從站交換數據，二類主站負責監控或組態或診斷。當然，一個網絡中可以有多個一類主站和二類主站。通過作為DP從站的網關，可以將其他網絡設備(如CAN網絡、MODBUS網絡等)接入PROFIBUS-DP網絡，如圖中，通過廣州致遠電子的DPS-CAN網關將CAN總線（iCAN模塊，Any-CAN模塊等）接入DP總線網絡；如果站ADDR=15是一臺PA耦合器，則可以將PROFIBUS-PA網絡接入DP網絡。 根據不同應用環境可選用不同的物理層和應用行規來組建PROFIBUS網絡，在PROFIBUS網絡的布置方面，采用標準的總線電纜和總線接線器，在總線終端正確接上接線器的終端電阻，是組建一個抗干擾能力強、穩定可靠的PROFIBUS網絡的有效方法。 廣州致遠電子有限公司致力于嵌入式系統、工業通信網絡的技術研發與應用推廣，自主研發了一系列PROFIBUS-DP網絡產品，包括嵌入式模塊、通信卡、調試工具、PC軟件、OPC服務器等，并提供基于PROFIBUS總線的整套組網方案及應用集成。 |
