PROFIBUS-DP通信简介

PROFIBUS是西门子的现场总线通信协议，也是IEC61158国际标准中的现场总线标准之一。现场总线PROFIBUS满足了生产过程现场级数据可存取性的重要要求，一方面它覆盖了传感器／执行器领域的通信要求，另一方面又具有单元级领域所有网络级通信功能。特别在“分散I／O”领域，由于有大量的、种类齐全、可连接的现场总线可供选用，因此PRO⁃FIBUS已成为事实上国际公认的标准。

1.PROFIBUS的结构和类型

从用户的角度看，PROFIBUS提供三种通信协议类型：PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA。

（1）PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification，现场总线报文规范），使用了第一层、第二层和第七层。第七层（应用层）包含FMS和LLI（底层接口）主要用于系统级和车间级不同供应商的自动化系统之间的传输数据，处理单元级（PLC和PC）的多主站数据通信。目前PROFIBUS-FMS已经很少使用。

（2）PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分布式外部设备），使用第一层和第二层，这种精简的结构特别适合数据的高速传送，PROFIBUS-DP用于自动化系统中单元级控制设备与分布式I／O（例如ET 200）的通信。主站之间的通信为令牌方式（多主站时，确保只有起作用），主站与从站之间为主从方式（MS），以及这两种方式的混合。三种方式中，PROFIBUS-DP应用最为广泛，全球有超过3000万的PROFIBUS-DP节点。

（3）PROFIBUS-PA（Process Automation，过程自动化）用于过程自动化的现场传感器和执行器的低速数据传输，使用扩展的PROFIBUS-DP协议。

PROFIBUS的三种通信协议类型在工业控制中的位置如图4-99所示。

图4-99 PROFIBUS的三种通信协议类型在工业控制中的位置

2.PROFIBUS总线和总线终端器

（1）总线终端器

PROFIBUS总线符合EIA EIA RS85标准，PROFIBUS RS85的传输以半双工、异步、无间隙同步为基础的。传输介质可以是光缆或者屏蔽双绞线，电气传输每个RS85网段最多32个站点，在总线的两端为终端电阻，其结构如图4-100所示。(www.xing528.com)

图4-100 终端电阻的结构

（2）最大电缆长度和传输速率的关系

PROFIBUS-DP段的最大电缆长度和传输速率有关，传输的速度越大，则传输的距离越近，对应关系如图4-101所示。一般设置通信传输速率不大于500kbit／s，电气传输距离不大于400m（不加中继器）。

图4-101 传输距离与波特率的对应关系

（3）PROFIBUS-DP电缆

PROFIBUS-DP电缆是专用的屏蔽双绞线，外层为紫色。PROFIBUS-DP电缆钢结构和功能如图4-102所示。外层是紫色绝缘层，编制网防护层主要防止低频干扰，金属箔片层为防止高频干扰，最里面是2根信号线，红色为信号正接总线连接器的第8引脚，绿色为信号负接总线连接器的第3引脚。PROFIBUS-DP电缆的屏蔽层“双端接地”。

图4-102 PROFIBUS-DP电缆钢结构和功能