西門子TP1200操作面板

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PROFIBUSDP現場總線的結構及應用  

    Profibus的大優點在于具有穩定的標準EN50170作保證，并經實際應用驗證具有普遍性。目前已廣泛應用于制造業自動化、流程產業自動化和樓宇、交通電力等領域。 

             Profibus由3個兼容部分組成，即PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分布I/O系統）、PROFIBUS-PA（Process Automation，現場總線信息規范）和PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification，過程自動化）。

             PROFIBUS-DP是一種高速、低本錢通訊，專門用于設備級控制系統與分散式I/O的通訊。使用PROFIBUS-DP可取代24V DC或4～20mA信號傳輸。PORFIBUS-PA專為過程自動化設計，可使傳感器和執行機構連在一根總線上，并有本質安全規范。PROFIBUS-FMS用于車間級監控網絡，是一個令牌結構的實時多主網絡。

         1．PROFIBUS的協議結構

    PROFIBUS協議結構是根據ISO7498標準，以OSI作為參考模型的。PROFIBUS-DP定義了第1、2層和用戶接口。第3到7層未加描述。用戶接口規定了用戶及系統以及不同設備可調用的應用功能，并具體說明了各種不同PROFIBUS-DP設備的設備行為。PROFIBUS-FMS定義了第1、2、7層，應用層包括現場總線信息規范（FMS）和低層接口（LLI）。FMS包括了應用協議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通訊服務；LLI協調不同的通訊關系并提供不依靠設備的第2層訪問接口。PROFIBUS-PA的數據傳輸采用擴展的PROFIBUS-DP協議。另外，PA還描述了現場設備行為的PA行規。根據IEC1157-2標準，PA的傳輸技術可確保其本質安全性，而且可通過總線給現場設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網絡。

         2．PROFIBUS的傳輸技術

    PROFIBUS提供了三種數據傳輸型式：RS-485傳輸、IEC1157-2傳輸和光纖傳輸。

   （1） RS-485傳輸技術

    RS-485傳輸是PROFIBUS常用的一種傳輸技術，通常稱之為H2。RS-485傳輸技術用于PROFIBUS-DP與PROFIBUS-FMS。

             RS-485傳輸技術基本特征是：網絡拓撲為線性總線，兩端有有源的總線終端電阻；傳輸速率為9.6kbps～12Mbps；介質為屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環境條件；不帶中繼時每分段可連接32個站，帶中繼時可多到127個站。

             RS-485傳輸設備安裝要點：全部設備均與總線連接；每個分段上多可接32個站（主站或從站）；每段的頭和尾各有一個總線終端電阻，確保操縱運行不發生誤差；兩個總線終端電阻必須一直有電源；當分段站超過32個時，必須使用中繼器用以連接各總線段，串聯的中繼器一般不超過4個；傳輸速率可選9.6kbps～12Mbps，一旦設備投進運行，全部設備均需選用同一傳輸速率。電纜大長度取決于傳輸速率。采用RS-485傳輸技術的PROFIBUS網絡好使用9針D型插頭。當連接各站時，應確保數據線不要擰絞，系統在高電磁發射環境下運行應使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可進步電磁兼容性（EMC）。如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應在兩端與保護接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來復蓋，以保持良好的傳導性。