Profibus基础——令牌总线网1

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PROFIBUS 总线详解

PROFIBUS 总线简介及应用PROFIBUS 是一个用在自动化技术的现场总线标准，常用于PLC 与现场设备的数据通信和控制。

目前的PROFIBUS 可分为二种，分别是大多数人使用的PROFIBUS DP 和用在过程控制的PROFIBUS PA。

通信速率在9.6kb/s~12Mb/s。

PROFIBUS PA（过程自动化，Process Automation）应用在过程自动化系统中，由过程控制系统监控量测设备控制，是本质安全的通信协议，可适用于防爆区域（工业防爆危险区分类中的Ex-zone 0 及Ex-zone 1）。

PROFIBUS DP（分布式周边，Decentralized Peripherals）用在工厂自动化的应用中，可以由中央控制器控制许多的传感器及执行器，也可以利用标准或选用的诊断机能得知各模块的状态。

Profibus DP 是工业现场比较常用的总线形式。

Profibus DP 物理接口一般采用RS485形式，通信线缆包括RS485 的A 和B 两根数据线和一个屏蔽线。

因为Profibus DP 的通信速率较高(最高达12Mb/s),所以现场安装中一定要注意加入阻抗匹配，线缆尽量使用带有屏蔽的线缆。

DP 接头如下，红色的拨片就是匹配阻抗的开关，打到ON 及加入匹配电阻。

需要注意的是同一条Profibus 总线上，只能有两个DP 头打开阻抗匹配。

Profibus 由于其较快的通信速度和较强的故障诊断能力，在工业现场中的到非常广泛的应用。

然而在实际应用过程中，Profibus 总线总会出现一些不理想的情况。

如：1）PLC 控制器和其他需要通信的设备相距比较远，profibus 布线会比较长。

较长的电缆布线会使Profibus 信号不稳定，经常出现数据错误，丢包，设备掉线等情况，使整个系统运行很不稳定。

2）一些电磁干扰特别强的现场，采用电缆布线后也会出现Profibus 通信不稳定的情况。

PROFINET总线技术基础

PN
ET200S
PC机
以太网接口
HMI
PN
PN
S7-300
PN
PN
双绞线
ET200S
PN
PN
S7-400
PN
PN
线型
要求使用带有交换功能的设备！
PROFINET总线技术基础
三、传输介质和连接器 1、传输介质
目前PROFINET支持百兆以太网100BASE-TX，采用两对双绞屏蔽线(GP2×2系列)作为短距离信号传输。
从中选择不同的标准组件连接成一个网络，对这些标准组件的工作进行协调，就能完成一个复杂的控制任务。PROFINET CBA就是模块化的现场总线网络，它特别适用于大型控制系统。
通信速率略低于PROFINET IO。
PROFINET总线技术基础
2、系统基本组成
上位机
HMI
工业交换机
接口接口
标准组件1 完成标准任务1
RJ45的安装方法
PROFINET总线技术基础
2、4芯双绞线和连接器
PROFINET总线技术基础
RJ45的安装方法
PROFINET总线技术基础
1-橙白 2-橙 3-绿白 6-绿
1
RJ45
2 3
6
1
RJ45
2 3
6
交叉连接
直通连接
PROFINET总线技术基础
1
2 3
RJ45
6
1
2 3
RJ45
PROFINET IO支持实时通信(RT)和等时同步通信 (IRT)工作模式。数据传输速率高于PROFIBUS—DP 。
PROFINET总线技术基础
2、系统基本组成

PROFIBUS总线介绍及网络

ＰＯＩＵＲＦＢＳ由国际Ｐ组织负责管理与维护，保障用户Ｉ
最大的利益。
同步模式（距离）时钟同步或时间标签；余。等；冗
１ＰＯＦＢＲｌＵＳ技术系统结构
Ｐ０ＦＢＳ技术系统结构如图ｌ所示。ＲＩＵ
ＰＦＵ总应讲（Ｒ旧Ｓ线用座１线上最多站点（一设备）为１６总主从数２。
（）信：对点（户数据传送）广播（制指令）循环３通点用或控；主一用户数据传送和非循环主一主数据传送。（）行模从４运式：行、除、止。（）步：制指令允许输入和输出同运清停５同控
ＰＯＩＵ－Ｐ的主要特点：１传输技术：Ｓ４５双绞ＲＦＢＳＤ（）Ｒ一８
ｐｓｉｇ的主从轮询协议，而在其下的物理层和其上的ａｓｎ
Ｐ０ＩＵ — Ｐ是一种经过优化的高速通信连接，是专为ＲＦＢＳＤ
自动控制和设备级分散Ｉ之间的通信设计的，要侧重于工／Ｏ主厂自动化，于分布式控制系统的高速数据传输，传输速率用其高达１／。截止目前，Ｐ的应用占到整个ＰＯＩＵ２ＭｂｓＤＲＦＢＳ应用的８％安装实例，表了ＰＯＩＵＯ代ＲＦＢＳ的技术精华和特点。

PROFIBUS 基础知识

组态注意事项：这些设备使用DP/PA Coupler或者通过一个DP/PA Link直接连接到Profibus DP。

两种情况下Profibus PA上的传输速率均为31.25 kbaud。

使用DP/PA Coupler直接连接Profibus DP时，PROFIBUS DP上的传输速率被限制为4 5.45 kbit/s。

DP/PA Coupler将来自PROFIBUS DP的消息简单地转换为PROFIBUS PA 消息，并且为PA从站提供工作电流。

通过DP/PA Link进行连接时，您可以选择最大12 Mbit/s的Profibus传输速率。

DP/PA Link在PROFIBUS DP (初级侧)上是一个DP从站，在PROFIBUS PA(次级侧)上为PA 从站。

DP/PA Link通过DP/PA Coupler与位于次级侧的PA从站交换数据。

从Profibus DP向PROFIBUS PA传送数据时可用的选件：( 9 KB )图01可连接设备的数目：通过多个DP/PA Coupler，您可在DP主站系统上分散连接125个PA从站。

如果您使用的DP/PA Link上连接了DP/PA Coupler，则可通过多个DP/PA Coupler分散地连接31至64个PA从站。

PA从站的数目取决于DP/PA Link的版本：如果您想要连接更多的设备，则您必须另外使用带有DP/PA Coupler的DP/PA Link。

消息的组态和参数设定用于在Profibus DP上进行组态的消息和参数数据的最大长度为每个DP从站244个字节。

因而，当通过GSD文件组态时，只能为每个DP/PA Link分配244个字节的组态和参数数据。

在某些情况下，这将导致减少每个DP/PA Link上连接的现场设备的数量。

从STEP 7的元知识系统(位于Profibus DP > DP/PA link > IM 157下)组态DP/PA Lin k时，STEP 7将检查设备所受的限制，不允许出现不正确的组态。

令牌总线网按与令牌环同样的原理进行工作讲解

IEEE 802.4 幀结构※
字节 ≥1
1
1
2或6
前同步码帧首定界符帧控制目的地址
2或6 源地址
≤8182
4
1
数据 FCS 帧尾定界符
前同步码：
与IEEE 802.3相同
幀首（尾）定界符：与IEEE 802.5相同
帧控制: 用于区分数据幀还是控制幀（令牌幀或逻辑环维护幀）。
若是数据帧，则为该帧的优先级及要求接收站应答的指示；
若是控制幀，则标识控制帧类型（令牌幀或各种类型的维护幀）
目的地址、源地址：与IEEE 802.3相同
数据部分长度：
2字节地址时为最大8182字节，
Hale Waihona Puke 6字节地址时为最大8174字节
FCS :
与IEEE 802.3相同
三种局域网的比较
CSMA/CD
优点：协议简单、安装容易、总线可靠性高，在局域网中获得了广泛应用。该协议给用户提供均等的访问权，在轻负载情况下， CSMA/CD有良好的延迟特性和吞吐能力。
令牌总线定义了四种优先级，从低到高依次为0,2,4,6，优先级为6的幀总是优先发送的，但为防止某个站独占网络带宽，规定每个站有一个最大令牌持有时间，超过这个时间便不能再发，必须将令牌传递给下一个站。
每个站内都有四个队列对应这四个优先级。每个优先级队列持有的令牌时间是不同的。只有当优先级为6的数据没有用完分配给它的带宽时，下一个优先级的数据才有机会发送，发送时当然也是按优先级从高到低的顺序来。因此，只要合理设置优先级为6的队列的令牌持有时间和令牌循环时间，并将需要实时传送的数据的优先级设为6，就可保证这些数据在预计时间内到达，从而可以用于实时系统。

profibus总线概念

Profibus（Process Field Bus）是一种用于自动化和过程控制领域的现场总线协议，它是工业自动化领域中最常用的通信协议之一。

Profibus 旨在实现工业设备和系统之间的实时数据传输，用于监控、控制、诊断和配置各种设备，如传感器、执行器、PLC（可编程逻辑控制器）等。

以下是一些Profibus 总线的关键概念：总线拓扑结构：Profibus 支持多种拓扑结构，包括总线拓扑、星形拓扑和环形拓扑。

总线拓扑是最常见的，其中所有设备都连接到单个总线上。

物理层：Profibus 通信可以在不同的物理层上运行，包括RS-485、光纤和电缆。

这使得它适用于各种工业环境和距离要求。

数据传输速率：Profibus 支持多种数据传输速率，从9.6 kbps 到12 Mbps 不等，这取决于特定应用的需求。

帧结构：Profibus 帧包括头部、数据部分和尾部，其中包含了发送方和接收方的地址信息、控制信息以及数据内容。

帧结构的定义使得数据在总线上可以被准确地识别和解析。

主站和从站：在Profibus 网络中，有一个或多个主站（Master）负责控制通信，而其他设备则作为从站（Slave）响应主站的请求。

主站通常是控制系统或上级设备，而从站是各种传感器、执行器和外围设备。

通信协议：Profibus 支持多种通信协议，包括Profibus-DP（用于实时控制和数据交换）、Profibus-PA（用于过程自动化）和Profibus-FMS（用于制造过程管理系统）等。

诊断和监控：Profibus 提供了诊断和监控功能，可以用于检测网络故障、设备状态和通信问题。

这有助于维护人员及时识别和解决问题。

可扩展性：Profibus 是一个灵活的总线系统，可以根据需要扩展和定制。

新设备可以轻松添加到现有的Profibus 网络中，而不需要重大更改。

Profibus 通常用于工业自动化、制造业、工厂自动化、过程控制、建筑自动化和机器控制等领域。

第三课_1(PROFIBUS)

一、PRPFIBUS-DP主从通信主站DP接口参数设置
一、PRPFIBUS-DP主从通信 DP接口为主站
一、PRPFIBUS-DP主从通信
•
连接从站：在硬件组态（HW Config）窗口中，打开硬件目录，选择“ PROFIBUS DPConfigured Stations”文件夹，将CPU31x拖拽到主站系统DP接口的PROFIBUS总线上，这时会同时弹出DP从站连接属性对话框，选择所要连接的从站后，点击“Connect”按钮确认。注：如果有多个从站存在时，要一一连接。
一、PRPFIBUS-DP主从通信
总线段长取决于波特率
波特率
9.6至187.5 500 1.5 3 至 12
主站设备
段长
1,000 米 400米 200米 100米
从站设备从站设备
千波特千波特千波特兆波特
从站设备
总线段长
一、PRPFIBUS-DP主从通信
•
网络组态及参数设置

新建项目：在STEP7中创建一个新项目，然后选择 InsertStationSimatic 300 station，插入两个S7 300站，这里命名为 Simatic 300(master)和 Simatic 300(slave)。当然也可完成一个站的配置后，再建另一个。组态从站：在两CPU主从通信组态配置是，原则上要先组态从站。
PROFIBUS现场应用类型
•
•
PROFIBUS提供了三种通信协议类型：FMS，ＤＰ和PA
– PROFIBUS－FMS：用于现场通用通信任务的FMS接口（DIN 19245 T.2） – PROFIBUS－DP：用于与分布式I/O进行高速通讯

PROFIBUS总线技术的基础知识

Profibus总线技术一、什么是Profibus现场总线？现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通讯的数字总线。

当然，生产过程包括连续生产和断续生产两种。

Profibus现场总线是其中的一种。

简单的说就是Profibus通过总线把各分散的现场设备（传感器和执行机构）连接到控制器或控制系统，同时支持工厂自动化和过程自动化以及驱动应用。

二、Profibus总线的三种行规Profibus现场总线包括：Profibus-FMS、Profibus-DP、Profibus-PA。

相应的通信方式的应用领域及优点为;FMS主要是是通用目的的自动化，是大范围的应用，多主通信；DP主要是工厂自动化，它的特点主要是快速，即插即用，高效廉洁；而PA主要应用于过程自动化，面向应用，需要总线供电，要求符合本质安全的。

目前来看，市面上主要应用还是Profibus-DP网络，所以接下来的我将主要介绍DP网络的一些知识。

三、Profibus-DP定义的三种设备类型1、DP-1类主设备（DPM1）中央控制器，它与分散的I/O设备（DP-从）交换数据；允许若干个DPM1同时存在，典型性的设备是PLC,PC,VME。

2、DP2类主设备（DPM2）组态、监视或工程工具，它被用来设定网络或参数、监视DP-从设备3、DP-从设备直接连接I/O信号的外围设备；典型的设备是输入、输出、驱动器、阀、操作面板等等。

四、Profibus-DP-主站和DP从站间的数据传输1、参数化阶段从站由DP-主站用现行总线参数、监控时间和从站的特定参数进行参数化。

2、组态阶段DP-主站对DP-从站所需要的配置和现行的配置进项比较。

3、用户数据传输阶段在参数化和组态成功后，DP-从站改变其状态进入用户数据交换阶段。

在此阶段，从站的参数化能被更改，而不必中断数据传输。

注意：在这三个阶段中，都可以附加诊断数据和控制命令的传输。

令牌总线网的工作原理

CHMFactory 帮助系统5文章内容令牌总线网的工作原理：令牌总线网是一种采用了令牌介质访问控制方法（Token）且具有总线型拓扑结构的局域网。

它的工作原理为：具有发送信息要求的节点必须持有令牌，（令牌是一个特殊结构的帧），当令牌传到某一个节点后，如果该节点没有要发送的信息，就把令牌按顺序传到下一个节点，如果该节点需要发送信息，可以在令牌持有的最大时间内发送自己的一个帧或多个数据帧，信息发送完毕或者到达持有令牌最大时间时，节点都必须交出令牌，把令牌传送到下一个节点。

令牌总线网在物理拓扑上是总线型的，在令牌传递上是环型的。

在令牌总线网中，每个节点都要有本节点的地址（TS），以便接收其它站点传来的令牌，同时，每个节点必须知道它的上一个节点（PS）和下一个节点的地址（NS），以便令牌的传递能够形成一个逻辑环型。

令牌环网：令牌环网在拓扑结构上是环型的，在令牌传递逻辑上也是环型的，在网络正常工作时，令牌按某一方向沿着环路经过环路中的各个节点单方向传递。

握有令牌的站点具有发送数据的权力，当它发送完所有数据或者持有令牌到达最大时间时，就要交就令牌。

3．局域网组网技术：局域网的常用设备，局域网的组建；局域网组网所需的传输介质：组成一个局域网的传输介质可以是同轴电缆、双绞线、光纤、微波或无线电波。

局域网组网时所需的设备包括：网卡、集线器、中继器、局域网交换机等。

局域网的组建1. 同轴电缆的组网方法之一，10Base-5标准：该标准使用波阻抗为50Ω的宽带同轴电缆组成标准的以太网，其中10表示数据传输速度、Base表示基带传输、5表示一个网段的最大长度为500米。

如果要扩大网络规模，则可以使用中继器，但中继器的个数不能超过四个。

因此，10Base－5的最大传输距离应为2.5km。

粗缆所用的连接器是AUI接口。

2. 同轴电缆的组网方法之二，10Base－2标准：该标准使用波阻抗为50Ω的细同轴电缆组成标准的以太网，其中10表示数据传输速度、Base表示基带传输、2表示一个网段的最大长度为185米。

Profibus基础知识

提供 Profibus-DP 协议的远程 I/O（Kinco-R1），总线 I/O（Kinco-R3），总线桥（Kinco-B）北京凯迪恩自动化技术有限公司PROFIBUS 基础知识PROFIBUS 是世界上第一个开放式现场总线标准，从 1991 年德国颁布 FMS 标准（DIN19245）至今已经历了十余年，现在已为全世界所接受。

其应用领域覆盖了从机械加工、过程控制、电力、交通到楼宇自动化的各个领域。

PROFIBUS 于 1995 年成为欧洲工业标准（EN50170），1999 年成为国际标准（IEC61158-3），2001 年被批准成为中华人民共和国工业自动化领域行业标准中唯一的现场总线标准。

PROFIBUS 在众多的现场总线中以其超过 40% 的市场占有率稳居榜首。

其产品每年增长 20-30%。

以著名的西门子公司为例，它可以提供上千种 PROFIBUS 产品并已经把他们应用在中国的许多自动控制系统中。

一 PROFIBUS 概述为全球客户提供自动化系统解决方案和产品提供 Profibus-DP 协议的远程 I/O（Kinco-R1），总线 I/O（Kinco-R3），总线桥（Kinco-B）欧洲标准及国际标准 PROFIBUS 的优点确保完整、开放、与制造商无关和有效的标准保护制造商和用户的投资在欧洲采用现场总线技术的所有成功都基于 EN 50170PROFIBUS 减少安装费用 40%认证了的产品保证互操作性各类设备经认证的产品确保由不同制造商生产的设备能毫无问题地相互通信，PROFIBUS 用户组织已建立了质量认证程序，它包括一致性和互操作性测试在德国、美国和中国建立了测试实验室经认证的产品被列入 PROFIBUS 电子产品指南为全球客户提供自动化系统解决方案和产品提供 Profibus-DP 协议的远程 I/O（Kinco-R1），总线 I/O（Kinco-R3），总线桥（Kinco-B）PROFIBUS 协议结构传输技术PROFIBUS 采用一种两头有终端的总线拓扑，确保在运行期间接入和断开一个或多个站而不影响其他站（即使在本质安全区亦如此）允许三种不同的物理层选择： ·RS 485：主要用于 DP 和 FMS ·EC 1158-2：主要用于 PA ·光纤：主要用于 DP 和 FMS传输技术的特点RS 485（H2） ·异步 NRZ 传输编码，适合 RS 485 ·波特率从 9.6kBit/s 到 12MBit/s 分步可选 ·屏蔽双绞电缆 ·每段 32 个站，最多允许 127 个站 ·距离取决于波特率 ·12MBit/s=100m；1.5MBit/s=400m；<=187.5kBit/s=1000m ·用中继器可延长距离到 10 公里 ·9 针、D 型连接器为全球客户提供自动化系统解决方案和产品提供 Profibus-DP 协议的远程 I/O（Kinco-R1），总线 I/O（Kinco-R3），总线桥（Kinco-B）EC 1158-2（H1） ·同步曼彻斯特传输编码，31.25kBit/s，电流方式 ·本质安全（可选）和通过总线对站点供电 ·屏蔽或非屏蔽双绞电缆 ·每段距离 1900 米，用中继器可延长到 10 公里 ·最多允许 127 个站，每段 10-32 个站（取决于 EX 类型和电耗）PROFIBUS-DP 的特点适合代替 PLC/PC 与 I/O 之间成本昂贵的电缆线快速，传输 1 千个字节的输入数据和输出数据所需时间小于 2ms 功能强大的工具减少组态和维护费用所有主要的 PLC 制造商都支持有广泛的产品可提供，如 PLC、PC、I/O、驱动器、阀、编码器等允许周期性的和非周期性的数据传输单主和多主网络每站的输入和输出数据多达 246 个字节为全球客户提供自动化系统解决方案和产品提供 Profibus-DP 协议的远程 I/O（Kinco-R1），总线 I/O（Kinco-R3），总线桥（Kinco-B）PROFIBUS-DP 单主系统SYN=同步时间 SD2=开始分界符 2 度 DA=目的地址 SA=源地址 FC=功能码序 ED=结束分界符LE=长度 DU=数据单元LEr=重复长 FCS=帧检察顺PROFIBUS-DP 单主系统的总线循环时间条件：每个 DP-从有 2 个字节的输入数据和 2 个字节的输出数据，从站的最小间隔时间 200 微秒 Tsdi=37 个位时间，Tsdr=11 个位时间为全球客户提供自动化系统解决方案和产品提供 Profibus-DP 协议的远程 I/O（Kinco-R1），总线 I/O（Kinco-R3），总线桥（Kinco-B）PROFIBUS-DP 多主系统若干个 DP-主可以用读功能访问一个 DP-从PROFIBUS-DP 多主系统的组成：·多个主（1 类或 2 类） ·1 到最多 124 个 DP-从 ·最多 126 个设备在同一总线上开放的 PROFIBUS 组态PROFIBUS 组态工具为全球客户提供自动化系统解决方案和产品提供 Profibus-DP 协议的远程 I/O（Kinco-R1），总线 I/O（Kinco-R3），总线桥（Kinco-B）PROFIBUS ASICs 产品·各种 ASICs 都对 PROFIBUS 有效 ·PROFIBUS-DP 单片解决方案 ·不依赖处理器的外围芯片，用于 FMS/DP/PA ·带 PROFIBUS 核心功能的微控制器，用于 FMS/DP优越性·对制造商来说，减少实现费用 ·一个接口的价格减到小于 US$25实现的可能性·用单片实现 DP 从设备最简单的实现方式快速，所有功能由硬件实现实现不需软件节省空间，低成本软件实现通信和应用功能、可以混合实现 FMS，DP，PA ·用 ASIC 和处理器实现 FMS， DP， PA 高灵活性，适合于主/从快速，苛刻的时间功能由硬件用户和制造商的利益一种现场总线适用于制造业、过程工业和楼宇自动化为全球客户提供自动化系统解决方案和产品提供 Profibus-DP 协议的远程 I/O（Kinco-R1），总线 I/O（Kinco-R3），总线桥（Kinco-B）·安装和电缆费用减少 40% 的产品 ·PROFIBUS 已经验证，世界范围内商无关的国际标准有 100000 多个应用实例操作性 ·PROFIBUS 采用同样的传输技术提多个站不影响其他站供从现场到车间的透明通信此 ·PROFIBUS 提供高效和短总线循环时间础技术（硬件、软件、·PROFIBUS 提供大范围的可供使用·PROFIBUS 是已被批准的、与制造·经认证的 PROFIBUS 产品确保互·在运行期间，接入和断开一个或的运行，即使在本质安全区亦如·从许多渠道可以得到有效的基芯片、ASICs）PROFIBUS 从站开发技术PROFIBUS 是一种国际化的、开放的、不依赖于设备生产商的现场总线标准。

PROFIBUS基础知识解答

2. PROFIBUS三层协议（FMS、DP、PA）的应用场合？和西门子内部协议的关系？
如上文所述，FMS主要用于主站之间的对等通讯，但随着以太网技术的发展，车间管理级的通讯越来越多地将采用100兆的高速工业以太网技术。另外，FMS推荐只用于不同厂家主站之间的通讯。对于同一厂家的控制设备，例如全是西门子设备时，可以采用S7协议或FDL协议，它们可以和DP、FMS协议在同一根电缆上并行。DP主要用于现场级的主从通讯，例如PLC或PC和远程I/O、传动装置、人机界面等之间的通讯。同时，新发布的DPV1补充协议定义了从站之间的直接通讯的功能，这使得PROFIBUS的实时性又得到进一步的提高。PA主要用于主站与仪表、变送器等之间的通讯，具有本质安全特征。通常DP与PA结合使用，DP作为高速的骨干网络，PA置于防爆区。
3. PROFIBUS可采用哪些网络介质？
PROFIBUS有五种不同的传输技术，并且可以混合使用，构成灵活的网络结构：
用于DP和FMS的RS485传输技术
用于PA的IEC61158-2本质安全传输技术
光纤传输技术（玻璃光纤、PCF光纤或塑料光纤）
红外及无线传输技术
导轨传输技术
采用RS485技术的屏蔽双绞线为PROFIBUS最常用的网络介质。采用玻璃光纤时，网络距离可达100公里以上，并且完全不受EMC的干扰。而红外及无线传输方式很好地解决了旋转设备或移动设备上控制设备的通讯问题，例如饮料罐装机的旋转台、物流系统中巷道的堆垛机。导轨传输技术则大量用于悬挂生产线中。
低压开关设备（FMS）
PA过程自动化现场设备（PA）
数控/机器人控制系统（DP）
编码器设备（DP）
传动技术（DP/）
10.怎样连接屏蔽电缆的屏蔽层？
建议在屏蔽电缆的两端同时将屏蔽层良好接地（PE保护地）以获得最佳的电磁兼容性。如果不同设备之间存在5VDC以上的电势差时，则建议将总线电缆屏蔽层单端接地。当然最好的方法是在车间范围内建立良好的等电位汇线系统，最大程度上降低EMC或电势差带来的影响。

PROFIBUS现场总线介绍

11
3. 适应本质安全区的安装。
12
4. 更高的安全性与有效性。
5. 开放的国际标准，投资安全。
13
有效性：高速通信、GSD文件、行规等；
14
技术指标
DP/FMS的RS485传输技术。 PA采用IEC1158-2传输技术。光纤（FO）传输技术。
15
DP/FMS传输速率
9.6Kbit/s~12Mbit/s之间。
• 简介 • 特点
• 技术指标 • 实现方法
PROFIBUS 现场总线介绍
PROFIBUS 1
由来
2
PROFIBUS国际组织(PI)现状
3
4
应用范围
5
协议特征
6
7
8
9
1. 规化、设计、安装简单，从而使得这方面的成本降低很多。
特点
10
2. 由于集中组态，建立系统简单，因此也便于维护工作，从而节省许多维护费用，降低了总体成本。
了解并用程序实现之； 5. 搭建一个调试与测试平台，需要有PROFIBUS 配置
有关的技术基础。
优缺点：优点是无需了解太多的PROFIBUS协议的细节；成本
相对较高；缺点是开发周期与产品成本较高。
21
单片机加
软件技术局限性：
方案
1. 最高达12MBPS较难实现； 2. 字符无间应无空闲时间、最大应答时间、
主从备，总线上站点数最多为126。
诊断功能。
标准化GSD文件。
第三方产品的互操作性。
16
传输技术的比较
17
பைடு நூலகம்
实现方法
18
19
RSIC
解决方案

工业网络与组态技术：PROFIBUS总线基础

三、PROFIBUS数据传输介质类型
3.光纤传输技术
PROFIBUS系统在电磁干扰很大的环境下应用时，可使用光纤导体，以增加高速传输的距离。可用两种光纤导体：
一是价格低廉的塑料纤维导体，供距离小于50米情况下使用。二是玻璃纤维导体，供距离大于1公里情况下使用。
许多厂商提供专用总线插头可将RS-485信号转换成光纤信号或将光纤信号转换成RS-485信号。
高效利用总线带宽开放式标准现场总线系统
办公主流标准 PC 技术的标准接口
序号 8
总线名称 Modbus
9
PROFINET
10 RS232/RS485
11
CC-Link
12
LON
13
EIB
14
CAN
解释主/从结构开放式串行通讯协议
一种由PNO针对开放式工业以太网制定的标准经典串行接口控制与通信链路局部操作网络欧洲安装总线控制器局域网络
2.用于PA的IEC1158-2传输技术
• 传输速率：31.25K bit/s，电压式。 • 电缆：双绞线，屏蔽式或非屏蔽式。 • 远程电源供电：可选附件，通过数据线。 • 防爆型：能进行本征及非本征安全操作。 • 拓扑：线型或树型，或两者相结合。 • 站数：每段最多32个，总数最多为126个。 • 中继器：最多可扩展至4台。
传输速率：9.6K bit/s~12M bit/s 站点数：每分段32个站（不带中继），可多到127个站（带中继）。插头连接：最好使用9针D型插头。
三、PROFIBUS数据传输介质类型
三、PROFIBUS数据传输介质类型
2.用于PA的IEC1158-2传输技术
数据IEC1158-2的传输技术可保持其本征安全性，并通过总线对现场设备供电。 IEC1158-2是一种位同步协议，通常称为H1。 IEC1158-2技术用于PROFIBUS-PA：

令牌总线网按与令牌环同样的原理进行工作

令牌总线网按与令牌环同样的原理进行工作令牌总线网（Token Bus Network）是一种计算机网络结构，它采用令牌传递的方式来控制数据传输。

与令牌环（Token Ring）相比，令牌总线网具有更加灵活和高效的特点，适用于中小型网络，特别适合于在办公环境中使用。

令牌总线网的工作原理与令牌环类似，但是在物理结构上有所不同。

在令牌总线网中，所有计算机通过一个共享的总线连接在一起，形成一个总线拓扑结构。

总线由一根传输数据的电缆组成，所有设备都可以通过这根总线进行数据传输。

每个设备在总线上都有一个唯一的地址，以便其他设备可以识别和定位它们。

在令牌总线网中，令牌是沿着总线顺序传递的。

当一个设备想要发送数据时，它必须等待令牌通过自己这里，然后才能将数据发送到总线上。

其他设备可以监听到这个数据，并判断自己是否是接收方。

如果不是，它们就会将数据继续传递下去。

当数据传输完成后，发送设备会释放令牌，让总线上的其他设备继续传输数据。

1.初始化：在网络启动时，一个特殊的初始化帧会在总线上传递，初始化令牌。

2.令牌传递：令牌会按照一定的顺序沿着总线传递，每个设备都有机会获取令牌并发送数据。

3.数据传输：当一个设备获得了令牌，它可以向总线上发送数据。

4.数据接收：其他设备可以监听到这个数据，并判断是否是自己的。

5.传递令牌：发送设备在数据传输完成后会释放令牌，让总线上其他设备继续传输数据。

在实际应用中，令牌总线网广泛应用于办公环境、学校和小型企业等中小规模的局域网中。

它不仅适用于传输数据，还可以支持打印机、扫描仪等设备的共享，提高了办公效率和质量。

总的来说，令牌总线网是一种高效、可靠的网络结构，采用令牌传递的方式进行数据传输，能够满足中小规模网络的需求，是一种值得推广和应用的网络技术。

Profibus基础——令牌总线网1

Profibus基础——令牌总线网
令牌总线和令牌环按同样的原理进行操作，网络中各站点逻辑地组织成一个环，令牌绕环在它们之间接力传递。一个站点想要发送数据就必须等待令牌到达；但是在这里，各站点之间的通信是通过一条公共总线，如同以太网那样。重要的是，这种有序竞争的传输方式不会在总线上产生冲突。
令牌总线网络产生于美国通用汽车公司开发的制造自动化协议MAP；这是一个用于工厂计算机集成制造系统的网络协议。其中在要求实时性应用的场合，将令牌思想延用到总线拓扑结构中，定义了令牌总线协议，并成为IEEE802.4局域网标准。
与令牌环协议一样，获得令牌的站点得到发送权，它可以向其它站点发送数据，总线上其它站点都处在接收状态，与发送帧地址匹配的站点复制数据，是否需要应答，协议设计中均应规定：
1.不要求接收站响应
……………
2.要求接收站响应
……………
在现场总线中，由于传输可靠性很高，而实时性显得重要。因此，多使用……。获得令牌的站点发送完数据后，不等待接收站的响应，就将令牌传递给它的后继站。如果持有令牌的站没有数据要发送，它就直接将令牌传递给他的后继站，如此循环反复。
对于动态变化的系统，完善的设计是建立一个包含多项不同顺序逻辑环的表格，系统运行中，根据不同条件查询表格，按表格所列相应项逻辑环进行循环。
Profibus把总线上一些智能程度高的节点（像PLC）设置为主站，智能程度低的节点（像仪表、执行器）设为从站。主站得到令牌后，对它所管辖的从站进行轮询，然后把得到的数据传递给下游主站。这是它与众不同的地方。这样做显然比所有节点都加入逻辑环的做法系统可靠性高。
令牌总线网络在工厂自动化、过程控制以及需要实时处理的应用中得到主要支持。公共总线结构可以实现生产流水线和产品装配线上的计算机设备节点接入，但是实时环境不适合采用CSMA／CD协议，一个节点数据无法预期的延迟，使流水线的流程没有确定性。令牌环网可以满足实时性和确定性要求，但是，物理环不符合流水线那样的线性组织结构；因此，解决方案就是在网络线性组织分布上采用逻辑环访问协议来使每个站点具有确定的令牌等待时间。

令牌总线网的工作原理

CHMFactory 帮助系统5文章内容令牌总线网的工作原理：令牌总线网是一种采用了令牌介质访问控制方法（Token）且具有总线型拓扑结构的局域网。

令牌总线网在物理拓扑上是总线型的，在令牌传递上是环型的。

握有令牌的站点具有发送数据的权力，当它发送完所有数据或者持有令牌到达最大时间时，就要交就令牌。

局域网组网时所需的设备包括：网卡、集线器、中继器、局域网交换机等。

如果要扩大网络规模，则可以使用中继器，但中继器的个数不能超过四个。

因此，10Base－5的最大传输距离应为2.5km。

粗缆所用的连接器是AUI接口。

令牌总线标准

令牌总线标准
令牌总线（Token Bus）是一种用于局域网的通信标准，定义
了在共享传输介质上进行数据传输的规则和协议。

令牌总线标准的主要特点包括：
1. 令牌传递：在令牌总线网络中，一个特殊的令牌在网络上不断地传递。

只有持有令牌的设备才能发送数据。

2. 轮询机制：令牌总线网络采用轮询机制，按照固定顺序逐一给每个设备发送令牌，确保每个设备都有机会发送数据。

3. 抢占式传输：当设备持有令牌时，它可以立即开始发送数据，而无需等待其他设备的许可。

这种抢占式传输机制可以提高传输效率。

4. 令牌释放：当设备发送完数据后，它会立即释放令牌，让下一个设备有机会发送数据。

5. 冲突检测：如果两个设备同时发送数据，会发生冲突。

令牌总线标准通过在数据帧中包含检测冲突的机制来处理这种情况，并进行退避操作。

6. 帧格式：令牌总线标准定义了数据帧的格式，包括起始标志、目的地址、源地址、数据字段等。

令牌总线标准的优点包括高效性、公平性和可靠性。

然而，它
也存在一些限制，如对传输介质的依赖性和延迟问题。

在现代的局域网中，由于其他高性能的标准（如以太网）的发展，令牌总线标准已经较少使用。

PROFIBUS技术培训总线协议教学教材

PROFIBUS International
主站请求电文
定时图
TSYN = 33 Tbit
TRDY
请求
响应
响应电文
®
PROCESSFIELDBUS
从站
min TSDR
max TSDR
Copyright by PROFIBUS International 1997
Legend: TRDY = 准备时间 TSDR = 站响应时间 TSYN = 同步时间
对 FMS: 它们被用于区分站之间的逻辑连接对 DP/PA: 它们被用于选择不同的功能
Copyright by PROFIBUS International 1997
PROFIBUS - THE International Open Fieldbus Standard
Technique, Rev. 1, Part IV - Page 10
®
PROCESSFIELDBUS
PLC
PLC / PC e.g., I / O
Technique, Rev. 1, Part IV - Page 3
PROFIBUS International
®
PROCESSFIELDBUS
PROFIBUS 总线访问协议 (FDL)的特点
主站或从站可以在任何时间点接入或断开。FDL 将自动地重新组织令牌环。
DA = 目的地址（Destination Address） DU = 数据单元（Data Unit） DSAP = 目的服务存取点
（Destination Service Access Point） ED = 结束分界符（End Delimiter） FC = 功能码（Function Code） FCS = 帧检查顺序（Frame Check Sequence） LE = 长度（Length） LEr = 重复长度（Repeated Length） SA = 源地址（Source Address） SD2 = 开始分界符2 （Start Delimiter 2） SD4 = 开始分界符4 （Start Delimiter 4） SSAP = 源服务存取点（Source Service Access Point）