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Profibus现场总线技术的关键组成部分

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:Profibus是一种不依赖厂家的开放式现场总线标准,采用Profibus的标准系统后,不同厂商所生产的设备不需对其接口进行特别调整就可通信。Profibus为多主从结构,可方便地构成集中式、集散式和分布式控制系统。Profibus-PA对于安全性要求较高的场合,制定了Profibus-PA协议,这由DINl9245的第四部分描述。Profibus-DP和Profibus-FMS系统使用了同样的传输技术和统一的总线访问协议,因而这两套系统可在同一根电缆上同时操作。图5-15 Profibus的协议结构

Profibus现场总线技术的关键组成部分

Profibus是一种不依赖厂家的开放式现场总线标准,采用Profibus的标准系统后,不同厂商所生产的设备不需对其接口进行特别调整就可通信。Profibus为多主从结构,可方便地构成集中式、集散式和分布式控制系统。

1.Profibus的产品系列

针对不同的应用场合,它分为3个系列:

(1)Profibus-DP

它用于传感器和执行器级的高速数据传输,以DINl9245的第一部分为基础,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工作。它的设计旨在用于设备一级的高速数据传送。在这一级,中央控制器(如PLC/PC)通过高速串行线同分散的现场设备(如驱动器、I/O、阀门等)进行通信,同这些分散的设备进行数据交换的多数是层次用户。

(2)Profibus-PA

对于安全性要求较高的场合,制定了Profibus-PA协议,这由DINl9245的第四部分描述。PA具有本质安全特性,它实现了IEC1158-2规定的通信规程。Profibus-PA是Profibus的过程自动化解决方案,PA将自动化系统和过程控制系统与现场设备如压力、温度和液位变送器等连接起来,代替了4~20mA模拟信号传输技术,在现场设备的规划、敷设电缆、调试、投入运行和维修成本等方面可节约40%之多,并大大提高了系统功能和安全可靠性,因此PA尤其适用于化工石油冶金等行业的过程自动化控制系统。

(3)Profibus-FMS

它的设计旨在解决车间一级通用性通信任务的,FMS提供大量的通信服务,用以完成以中等传输速度进行的循环和非循环的通信任务。由于它是完成控制器和智能现场设备之间的通信以及控制器之间的信息交换,因此考虑的主要是系统的功能而不是系统响应时间,应用过程通常要求的是随机的信息交换(如改变设定参数等),强有力的FMS服务向人们提供了广泛的应用范围和更大的灵活性,可用于大范围和复杂的通信系统。(www.xing528.com)

2.协议结构

Profibus协议的结构定向是根据ISO7498国际标准以开放式系统互联网络(OSI)作为参考模型的。

Profibus-DP使用第1层、第2层和用户接口。这种结构确保了数据传输的快速和有效进行。直接数据链路映像(DDLM)为用户接口提供第2层功能映像,用户接口规定了用户及系统,以及不同设备可以调用的应用功能,并详细说明了各种不同Profibus-DP设备的设备行为。

Profibus-PA使用Profibus-DP的基本功能来传送测量值和状态,并用扩展的Profibus-DP功能来制定现场设备的参数和进行设备操作,另外它使用了描述现场设备行为的PA行规,根据IEC1158-2标准,这种传输技术可确保其本征安全性,并使现场设备通过总线供电。

Profibus-FMS对第1、2和7层均加以定义,其中应用层包括了现场总线信息规格(Pro-fibus Message Specification,FMS)和低层接口(Lower Layer Interface,LLI)。FMS向用户提供了广泛的通信服务功能,LLI则向FMS提供了不依赖设备访问第2层(现场总线数据链路层)的能力,第2层主要完成总线访问控制和保持数据的可靠性。FMS服务是IS09506MMS(Manufacturing Message Specification,加工制造信息规范)服务项目的子集,这些服务项目在现场总线应用中被优化,而且还加上了通信目标和网络管理功能。

Profibus-DP和Profibus-FMS系统使用了同样的传输技术和统一的总线访问协议,因而这两套系统可在同一根电缆上同时操作。协议结构如图5-15所示。

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图5-15 Profibus的协议结构

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