PROFIBUS总线协议概述及应用

1、PROFIBUS总线协议概述及应用,主讲人：陆伟青,一 Profibus通讯协议概念篇 1.1 Profibus协议概述 1.2 Profibus-DP 二 Profibus应用篇 2.1 简单的DP主-从调试环境 三 产品介绍 3.1 应用须知,Profibus是唯一集成H1(过程)和H2（工厂自动化）的现场总线解决方案，是一种国际化的、开放的现场总线标准，它也是国际标准IEC61158中8种现场总线之一。 Profibus可以将数字自动化设备从低级（传感器/执行器）到中间级执行级（单元级）分散开来。根据应用特点和用户不同的需要， Profibus提供了3种兼容版本通信协议： FMS 、PA

2、和 DP 。,1.1 Profibus协议概述, FMS 主要用于车间级（工厂、楼宇自动化中的单元级）控制网络，是一种令牌结构、实时多主网络，解决车间级通用性通信任务，提供大量的通信服务，完成中等传输速度的循环和非循环通信任务。 PA 专为过程自动化设计，可使专感器和执行器连接在一根总线上，用于对安全性要求较高的场合及由总线供电的站点。PA将自动化系统和过程控制系统与压力、温度和液位变送器等现场设备连接起来，代替了4mA-20mA传输。, DP是一种经过优化的高速、廉价的通信连接，专为自动化控制系统和设备级的分散I/0之间通信设计，用于分布式控制系统的高速数据传输，其传输速率高达12Mb/s，

3、一般构成单主站系统，主-从站采用循环数据传输方式。,近年来，PROFIBUS产品销售量一直呈迅猛增长的态势。2008年，PROFIBUS的安装节点数已超过 2800万，在现场总线方面是无可争议的世界市场的主导者。从今后的发展来看，其增长的势头依然强劲。 根据已使用的PROFIBUS产品数量，专家预测，到 2012年PROFIBUS安装节点数将突破5000万大关 。,Profibus通信体系结构图,Profibus网络中的总线访问控制,Profibus协议结构是根据ISO国际标准，以开放式系统互联网络OSI作为参考模型的。,Profibus特点： 最大传输信息长度为255B，最大数据长度为244

4、B，典型长度为120B。 网络拓扑为线型、树型或总线型，两端带有有源总线终端电阻。 传输速率9.6Kb/s12Mb/s。 传输介质为屏蔽/非屏蔽式光缆，对于屏蔽双绞线，每段为32个站点（无转发器），最多127个站点（带转发器）。 采用双绞线、光缆传输最长可分别达到9.6Km、90Km。 DP和FMS传输技术为RS485传输，PA为IEC11582-2传输和光缆传输。 采用单一的总线访问协议，包括主站之间的令牌传递方式和主站与从站之间的主从方式。 数据传输服务包括循环和非循环两类。,1.2 Profibus-DP,PROFIBUS-DP定义三种设备类型,PROFIBUS-DP设备中GSD文件,P

5、ROFIBUS-DP单主系统,DP主站通过使用轮询列表可以连续地寻址所有有DP从站。,PROFIBUS-DP多主系统,Profibus-DP基本功能,Profibus-DP系统工作过程,Profibus-DP的RS485传输,2.1 简单的DP主-从调试环境,Profibus-DP接口板卡,调试环境,3.1 传输介质 PROFIBUS-DP传输技术采用的是RS485传输，其传输介质可以选择型式A和型式B两种导线，A为屏蔽双绞线，B为普通双绞线。但在EN50 170标准中规定为型式A导线，型式A比型式B有较大的扩展长度，见表1。 表1：Line A Line B说明,3 产品介绍,3.2 传输距

6、离 标准Profibus-DP支持以下传输速率：（单位：kbps）9.6、19.2、31.25、45.45、93.75、187.5、500、1500、3000、6000、12000。每个DP从站的输入数据和输出数据最大为244B，使用屏蔽双绞电缆时最长通讯距离为9.6km（需要增加中继），使用光缆时最长为90km。 Profibus-DP每段的电缆最大长度与传输速率有关，不同的介质，不同的波特率，信号可传输的距离也不同，如表2所示。 表2：传输速率与距离关系表,3 产品介绍,3.3 PROFIBUS-DP总线网络结构 PROFIBUS支持总线型、星型和树型拓扑结构。一个总线型拓扑结构，如图1所

7、示。标准Profibus-DP系统最多可连接127个站（站号从0126，不包含中继器）。PROFIBUS支持中继器连接，若采用中继器，可增加电缆长度和所连的站数。,3 产品介绍,图1 DP总线型拓扑,根据EIA RS485标准，为了最小化电缆反射并确保在数据线上所定义的噪声等级，在数据传输电缆的两端，必须使用如下连接的终端电阻器来终止一个网段。总线终端器如图2所示。,3 产品介绍,图2 PROFIBUS电缆的电缆终端器（9针D型连接器的针脚号）,Profibus的总线终端器包含一个上拉电阻和一个下拉电阻，当总线上没有站发送数据时（即空闲时间），这两个电阻迫使不同的状态电压趋于一个确定值，从而保证在总线上有一个确定的空闲电位。被指定为终止总线的站（与总线终端器共态），需要加入“终端器”，也称为有源终端。以达到阻抗匹配，增强抗干扰能力。对于A型电缆接220有源终端电阻。,3 产品介绍,3 产品介绍,3 产品介绍,ACR230ELH系列多功能电测仪表,其通讯协议是依据DPV0开发。DPV0为是周期性数据交换，即在每个DP循环中,交换的数据是周期性数据。,3 产品介绍,3 产品介绍,关于GSD文件说明 GSD文件