带你快速了解PROFIBUS总线接口技术

一、概述

1、PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络。

2、PROFIBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS－DP（ Decentralized Periphery）．PROFIBUS－PA（Process Automation ）．PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )。
（1）PROFIBUS－DP: 是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I／O的通信。使用PROFIBUS－DP可取代办24VDC或4－20mA信号传输。
（2）PORFIBUS－PA：专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并有本征安全规范。
（3）PROFIBUS－FMS：用于车间级监控网络，是一个令牌结构．实时多主网络。

二、硬件结构

1、 PROFIBUS－DP（分布式外部设备）
PROFIBUS－DP是一种高速低成本数据传输，用于自动化系统中单元级控制设备和分布式I/O的通信，主站之间的通信为令牌方式，主站和从站之间为主从轮询方式，以及两种方式的混合。

2、PORFIBUS－PA（过程自动化）
传输技术采用IEC 1158-2标准，使用屏蔽双绞线电缆，由总线提供电源。

3、PROFIBUS－FMS（现场总线报文规范）
用于车间级监控网络，提供大量的通信服务，对于FMS而言，考虑的主要是系统功能而不是系统响应时间，一个典型PROFIBUS－FMS系统由各种智能自动化单元组成，如PC、PLC、HMI等

三、数据协议和传输方式

1、PROFIBUS协议结构是根据ISO7498国际标准，以开放式系统互联网络（Open System Interconnection-OSI）作为参考模型的。该模型共有七层。第一层为物理层，第二层为数据链路层，第三－六层末使用，第七层为应用层。

2、传输技术
（1）PROFIBUS使用三种传输技术: PROFIBUS DP和PROFIBUS FMS采用相同的传输技术，可使用RS485屏蔽双绞线电缆传输或光纤传输; PROFIBUS PA采用IEC 1158-2传输技术; DP和FMS使用相同的传输技术和统一的总线存取协议, 可以在同一根电缆上同时运行; DP/FMS符合EIA RS 485标准(也称为H2),采用屏蔽或非屏蔽双绞线电缆, 9.6kbit/s-12Mbit/s。一个总线段最多32个站、带中继器最多127个站。DP/FMS传输距离与传输速率有关，3-12Mbit/s时为100m, 9.6-93.75kbit/s时为1200m。
（2）另外，为了适应强度很高的电磁干扰环境或使用远距离传输，PROFIBUS可使用光纤传输技术。

3、PROFIBUS介质存取协议
（1）在主站间通信时，必须保证在正确的时间间隔内，每个主站都有足够的时间来完成它的通信任务。
（2）PLC与从站间通信时，必须快速地完成循环，实时的进行数据传输。为此提供两种基本的介质存取控制，即令牌传递方式和主从轮循方式。
（3）令牌传递方式可以保证每个主站在事先规定的时间间隔内都能获得总线的控制权。令牌是一种特殊的报文、它在主站之间传递着总线控权,每个主站均能按次序获得一次令牌, 传递的次序是按地址的升序进行的。
（4）主从轮循方式允许主站在获得总线控制权时可以与从站进行通信，每个主站均可以向从站发送或获得信息。

四、应用实例

PROFIBUS 是一个用在自动化技术的现场总线标准，常用于 PLC 与现场设备的数据通信和控制。广泛适用于制造业自动化，流程工业自动化和楼宇，交通电力等其他领域自动化。