西門(mén)子SM331數(shù)字量控制模塊于1989年正式成為現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn),。在多種自動(dòng)化的領(lǐng)域中占據(jù)主導(dǎo)地位,，*的設(shè)備節(jié)點(diǎn)數(shù)已經(jīng)超過(guò)2000萬(wàn)。它由三個(gè)兼容部分組成,，即PROFIBUS－DP（ Decentralized Periphery）．PROFIBUS－PA（Process Automation ）．PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification ),。其中PROFIBUS－DP應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)，它是一種高速低成本通信,，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I/O之間的通訊,，總線(xiàn)周期一般小于10ms，使用協(xié)議第1,、2層和用戶(hù)接口,，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖俸陀行нM(jìn)行。,；PROFIBUS－PA適用于過(guò)程自動(dòng)化,，可使傳感器和執(zhí)行器接在一根共用的總線(xiàn)上，可應(yīng)用于本征安全領(lǐng)域,；PROFIBUS－FMS用于車(chē)間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),，它是令牌結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)完成控制器和智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信以及控制器之間的信息交換,。主要使用主-從方式,，通常周期性地與傳動(dòng)裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換

基本特性

Profibus可使分散式數(shù)字化控制器從現(xiàn)場(chǎng)底層到車(chē)間級(jí)網(wǎng)絡(luò)化，與其他現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)相比,，Profibus的重要優(yōu)點(diǎn)是具有穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)EN50170作保證，并經(jīng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證具有普遍性，它包括了加工制造,、過(guò)程和數(shù)字自動(dòng)化等廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,，并可同時(shí)實(shí)現(xiàn)集中控制、分散控制和混合控制三種方式,。該系統(tǒng)分為主站和從站：

主站決定總線(xiàn)的數(shù)據(jù)通信,，當(dāng)主站得到總線(xiàn)控制權(quán)（令牌）時(shí)，沒(méi)有外界請(qǐng)求也可以主動(dòng)發(fā)送信息,。在Profibus協(xié)議中主站也稱(chēng)為主動(dòng)站,。

從站為外圍設(shè)備，典型的從站包括：輸入/輸出裝置,、閥門(mén),、驅(qū)動(dòng)器和測(cè)量發(fā)射器。它們沒(méi)有總線(xiàn)控制權(quán),，僅對(duì)接收到的信息給予確認(rèn)或當(dāng)主站發(fā)出請(qǐng)求時(shí)向它發(fā)送信息,。從站也稱(chēng)為被動(dòng)站。由于從站只需總線(xiàn)協(xié)議的一小部分,，所以實(shí)施起來(lái)特別經(jīng)濟(jì),。

性能西門(mén)子SM331數(shù)字量控制模塊

與其它現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)相比，PROFIBUS的zui大優(yōu)點(diǎn)在于具有穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)EN50170作保證,，并經(jīng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證具有普遍性,。已應(yīng)用的領(lǐng)域包括加工制造．過(guò)程控制和自動(dòng)化等。PROFIBUS開(kāi)放性和不依賴(lài)于廠(chǎng)商的通信的設(shè)想,，已在10多萬(wàn)成功應(yīng)用中得以實(shí)現(xiàn),。市場(chǎng)調(diào)查確認(rèn)，在德國(guó)和歐洲市場(chǎng)中PROFIBUS占開(kāi)放性工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)的市場(chǎng)超過(guò)40%,。PROFIBUS有著名自動(dòng)化技術(shù)裝備的生產(chǎn)廠(chǎng)商支持,，它們都具有各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)并能提供廣泛的優(yōu)質(zhì)新產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)。

結(jié)構(gòu)

PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498標(biāo)準(zhǔn),，以開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Open System Interconnection-OSI）作為參考模型的,。該模型共有七層?！,。?）PROFIBUS－DP：定義了*．二層和用戶(hù)接口。第三到七層未加描述,。用戶(hù)接口規(guī)定了用戶(hù)及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能,，并詳細(xì)說(shuō)明了各種不同PROFIBUS－DP設(shè)備的設(shè)備行為?！,。?）PROFIBUS－FMS：定義了*．二．七層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)信息規(guī)范（Fieldbus Message Specification - FMS）和低層接口(Lower Layer Interface － LLI)。FMS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶(hù)提供了可廣泛選用的強(qiáng)有力的通信服務(wù),。LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴(lài)設(shè)備的第二層訪(fǎng)問(wèn)接口,。?。?） PROFIBUS－PA：PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUS－DP協(xié)議,。另外，PA還描述了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備行為的PA行規(guī),。根據(jù)IEC1158－2標(biāo)準(zhǔn),，PA的傳輸技術(shù)可確保其本征安全性，而且可通過(guò)總線(xiàn)給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電,。使用連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò),。　注：*層為物理層,，第二層為數(shù)據(jù)鏈路層,，第三層為網(wǎng)絡(luò)層，第四層為傳輸層,，第五層為會(huì)話(huà)層,，第六層為表達(dá)層，第七層為應(yīng)用層,。需要注意的是,，第三~六層在Profibus中沒(méi)有具體應(yīng)用，但是這些層要求的任何重要功能都已經(jīng)集成在低層接口（LLI）中,。

特點(diǎn)

Profibus作為業(yè)界應(yīng)用zui廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù),，除具有一般總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)外還有自身的特點(diǎn)，具體表現(xiàn)如下：

（1）zui大傳輸信息長(zhǎng)度為255B,，zui大數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為244B,，典型長(zhǎng)度為120B。

（2）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榫€(xiàn)型,、樹(shù)型或總線(xiàn)型,，兩端帶有有源的總線(xiàn)終端電阻。

（3）傳輸速率取決于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜涂偩€(xiàn)長(zhǎng)度,，從9.6Kb/s到12Mb/s不等,。

（4）站點(diǎn)數(shù)取決于信號(hào)特性，如對(duì)屏蔽雙絞線(xiàn),，每段為32個(gè)站點(diǎn)（無(wú)轉(zhuǎn)發(fā)器）,，zui多127個(gè)站點(diǎn)帶轉(zhuǎn)發(fā)器。

（5）傳輸介質(zhì)為屏蔽/非屏蔽雙絞線(xiàn)或光纖,。

（6）當(dāng)用雙絞線(xiàn)時(shí),，傳輸距離zui長(zhǎng)可達(dá)9.6km,，用光纖時(shí)，zui大傳輸長(zhǎng)度為90km,。

（7）傳輸技術(shù)為DP和FMS的RS-485傳輸,、PA的IEC1158-2傳輸和光纖傳輸,。

（8）采用單一的總線(xiàn)方位協(xié)議,，包括主站之間的令牌傳遞與從站之間的主從方式。

（9）數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)包括循環(huán)和非循環(huán)兩類(lèi),。

應(yīng)用

典型的工廠(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該是三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),，基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)Profibus-DP/PA控制系統(tǒng)位于工廠(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的低層，即現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和車(chē)間級(jí)?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)Profibus是面向現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和車(chē)間級(jí)的數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò),。

1.現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

主要功能是連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如分散式I/O,、傳感器,、驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu),、開(kāi)關(guān),、 燈設(shè)備，完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制及設(shè)備間連鎖控制,。主站負(fù)責(zé)總線(xiàn)通信管理及所有從站的通信,。總線(xiàn)上所有設(shè)備生產(chǎn)工藝控制程序均儲(chǔ)存 在主站中,，并由主站執(zhí)行,。

2.車(chē)間監(jiān)控層

車(chē)間級(jí)監(jiān)控用來(lái)完成車(chē)間中生產(chǎn)設(shè)備之間的連接，如一個(gè)車(chē)間三條生產(chǎn)線(xiàn)主控制器之間的連接,，完成車(chē)間級(jí)設(shè)備監(jiān)控,。車(chē)間級(jí)監(jiān)控包括生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)控、設(shè)備故障報(bào)警及維護(hù)等,。通常還具有諸如生產(chǎn)統(tǒng)計(jì),、生產(chǎn)調(diào)度等車(chē)間級(jí)生產(chǎn)管理功能。車(chē)間級(jí)監(jiān)控通常要設(shè)立車(chē)間監(jiān)控室,，在操作員工作站及打印設(shè)備上,。車(chē)間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)可采用Profibus-FMS，它是一個(gè)多主網(wǎng)絡(luò),，在這一級(jí),，數(shù)據(jù)傳輸速度不是zui重要的，而是要能夠傳送大容量信息,。

3.工廠(chǎng)管理層

車(chē)間操作員工作站可通過(guò)集線(xiàn)器與車(chē)間辦公管理網(wǎng)連接,，將車(chē)間生產(chǎn)數(shù)據(jù)送到車(chē)間管理層,。車(chē)間管理網(wǎng)作為主網(wǎng)的一個(gè)子網(wǎng)，通過(guò)交換機(jī),、網(wǎng)橋或路由器等連接到廠(chǎng)區(qū)骨干網(wǎng)上,，將車(chē)間數(shù)據(jù)集成到工廠(chǎng)管理層。

車(chē)間管理層通常所說(shuō)的以太網(wǎng),，即IEEE 802.3 和IETF TCP/IP的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),。工廠(chǎng)骨干網(wǎng)可根據(jù)工廠(chǎng)實(shí)際情況，采用如FDDI或ATM等網(wǎng)絡(luò),。

Profibus作為業(yè)界應(yīng)用zui廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù),，除具有一般總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)外還有自身的特點(diǎn)，具體表現(xiàn)如下：

（1）zui大傳輸信息長(zhǎng)度為255B,，zui大數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為244B,，典型長(zhǎng)度為120B。

（2）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榫€(xiàn)型,、樹(shù)型或總線(xiàn)型,，兩端帶有有源的總線(xiàn)終端電阻。

（3）傳輸速率取決于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜涂偩€(xiàn)長(zhǎng)度,，從9.6Kb/s到12Mb/s不等,。

（4）站點(diǎn)數(shù)取決于信號(hào)特性，如對(duì)屏蔽雙絞線(xiàn),，每段為32個(gè)站點(diǎn)（無(wú)轉(zhuǎn)發(fā)器）,，zui多127個(gè)站點(diǎn)帶轉(zhuǎn)發(fā)器。

（5）傳輸介質(zhì)為屏蔽/非屏蔽雙絞線(xiàn)或光纖,。

（6）當(dāng)用雙絞線(xiàn)時(shí),，傳輸距離zui長(zhǎng)可達(dá)9.6km，用光纖時(shí),，zu西門(mén)子SM331數(shù)字量控制模塊i大傳輸長(zhǎng)度為90km,。

（7）傳輸技術(shù)為DP和FMS的RS-485傳輸、PA的IEC1158-2傳輸和光纖傳輸,。

（8）采用單一的總線(xiàn)方位協(xié)議,，包括主站之間的令牌傳遞與從站之間的主從方式。

（9）數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)包括循環(huán)和非循環(huán)兩類(lèi)