PROFIBUS总线实现工业网络
工业自动化中的网络通信协议
工业自动化中的网络通信协议工业自动化是指利用各种技术手段对工厂或生产线上的各种生产过程进行自动控制和管理的技术体系。
在现代工业生产中，网络通信协议在实现工业自动化过程中起着至关重要的作用。
本文将介绍几种常见的工业自动化中使用的网络通信协议。
一、Modbus协议Modbus是一种经典的串行通信协议，被广泛应用于工业自动化领域。
它采用主从结构，通过串口传输数据，将上位机（主站）与下位机（从站）进行连接。
Modbus协议简单易用，适用于控制器之间的通信，如PLC、仪器设备等，具有广泛的兼容性和可扩展性。
二、Profibus协议Profibus是一种常用的工业现场总线通信协议，用于实现自动化系统中各种设备的通信。
它支持多种传输介质，包括RS485、光纤等，适用于不同的工业环境。
Profibus协议具有高速传输、实时性能好等特点，广泛应用于工厂自动化和过程自动化领域。
三、Ethernet/IP协议Ethernet/IP是一种工业以太网通信协议，基于标准的以太网技术，使得工业设备可以通过以太网进行连接和通信。
它支持TCP/IP协议，能够实现工业设备与企业内部网络的集成，为工业自动化提供了更高的灵活性和通用性。
四、CAN协议CAN（Controller Area Network）是一种广泛应用于汽车电子和工业自动化领域的通信协议。
CAN协议采用差分信号传输，具有抗干扰性强、可靠性高等特点。
它适用于多节点分布式控制系统，可以实现设备之间的快速、可靠的通信。
五、Profinet协议Profinet是一种以太网通信协议，是Profibus的以太网扩展。
Profinet协议利用以太网实现工业自动化设备的通信和集成，支持实时通信和无线通信，适用于复杂的工业自动化系统。
六、DeviceNet协议DeviceNet是一种CIP（Common Industrial Protocol）上的一种现场总线通信协议，常用于工业自动化设备的通信。
工业通讯协议有哪些
工业通讯协议有哪些工业通讯协议是指工业控制领域中用于设备间通讯和数据交换的协议标准。
在工业自动化系统中，不同厂家的设备需要进行数据交换和通讯，而工业通讯协议的应用就是为了实现不同设备之间的互联互通。
下面将介绍几种常见的工业通讯协议。
1. Modbus协议。
Modbus是一种串行通讯协议，广泛应用于工业控制领域。
它是一种简单、开放的协议，易于实现和部署。
Modbus协议主要包括Modbus RTU、Modbus ASCII和Modbus TCP/IP三种变种，分别适用于串行通讯和以太网通讯。
Modbus协议常用于PLC、传感器、执行器等设备之间的通讯。
2. Profibus协议。
Profibus是一种用于工业自动化领域的现场总线通讯协议。
它是一种开放的标准，支持高速数据传输和实时通讯。
Profibus协议主要包括Profibus DP（分布式外围设备）和Profibus PA（过程自动化）两种变种，分别适用于工业控制和过程控制领域。
3. Ethernet/IP协议。
Ethernet/IP是一种基于以太网的工业通讯协议，它将TCP/IP协议栈应用于工业控制领域。
Ethernet/IP协议支持实时控制和数据交换，广泛应用于工业自动化系统中。
它是一种开放的标准，能够实现不同厂家设备之间的互联互通。
4. Profinet协议。
Profinet是一种基于以太网的工业通讯协议，它支持实时通讯和高速数据交换。
Profinet协议具有灵活的拓扑结构和高可靠性，适用于工业自动化系统中复杂的通讯需求。
Profinet协议能够实现设备级、控制级和信息级的通讯，为工业控制系统提供了全面的解决方案。
5. CANopen协议。
CANopen是一种基于CAN总线的工业通讯协议，它广泛应用于工业控制和机器人领域。
CANopen协议支持多主控制、多速率通讯和实时数据交换，具有高可靠性和实时性。
CANopen协议适用于各种工业设备之间的通讯和控制。
profibus协议
profibus协议Profibus协议。
Profibus（Process Field Bus）是一种用于工业自动化领域的现场总线通信协议，它被广泛应用于工业自动化控制系统中。
Profibus协议的发展和应用，为工业自动化领域的数据通信提供了更加高效和可靠的解决方案。
首先，Profibus协议的特点之一是其高速传输能力。
在工业控制系统中，对数据传输速度的要求非常高，而Profibus协议能够提供最高12Mbps的数据传输速率，这使得它能够满足工业自动化系统对于实时数据传输的需求。
其次，Profibus协议还具有良好的实时性能。
在工业自动化控制系统中，对实时性能的要求也非常高，而Profibus协议能够保证数据的实时传输，确保控制系统的稳定性和可靠性。
此外，Profibus协议还具有灵活的拓扑结构。
它支持总线、星型和树型等多种拓扑结构，可以满足不同工业场景下的布线需求，同时也能够支持大规模的设备连接，为工业控制系统的布局提供了更多的选择。
另外，Profibus协议还具有良好的兼容性和可扩展性。
它可以与现有的工业控制系统和设备进行良好的兼容，同时也支持设备的热插拔，为系统的维护和升级提供了便利。
总的来说，Profibus协议作为一种现场总线通信协议，在工业自动化领域有着广泛的应用前景。
它的高速传输能力、良好的实时性能、灵活的拓扑结构、良好的兼容性和可扩展性，为工业控制系统的数据通信提供了高效、可靠的解决方案。
在未来，随着工业自动化领域的不断发展和智能化水平的提高，Profibus协议将会继续发挥重要作用，为工业自动化领域的数据通信提供更加先进的解决方案，推动工业自动化领域的发展和进步。
profibus总线的应用实例
profibus总线的应用实例题目：Profibus总线的应用实例概要：本篇文章将深入探讨Profibus总线在不同领域的应用实例，并对其进行评估。
我们将从简单的概念入手并逐渐深入，以帮助读者全面了解Profibus总线技术及其在工业自动化中的重要性。
正文：一、简介Profibus总线是一种用于工业自动化领域的现场总线技术。
它通过传输数据和通信来连接不同的自动化设备，以实现实时监控和控制。
接下来，我们将介绍Profibus总线在不同应用领域中的实际案例，并探讨其优势和局限性。
二、工业自动化1. 应用实例一：工厂自动化在工厂自动化中，Profibus总线可以连接各种传感器、执行器、PLC （可编程逻辑控制器）等设备，实现设备之间的信息交换和协调工作。
通过Profibus总线，工厂可以实现高效的生产线自动化，提高生产效率和质量控制。
2. 应用实例二：过程控制Profibus总线在过程控制领域也有广泛的应用。
在化工生产过程中，通过Profibus总线连接压力传感器、温度传感器、流量计等设备，实现对生产过程的实时监控和控制。
这样可以提高生产工艺的稳定性和安全性。
三、交通运输领域1. 应用实例一：智能交通系统Profibus总线在智能交通系统中扮演着重要的角色。
通过使用Profibus总线，各种交通设备，如信号灯、道路监测设备和车辆检测器等，可以相互连接并实现信息的共享和实时交互。
这样可以提高交通运输的效率和安全性。
2. 应用实例二：铁路信号系统在铁路交通领域，Profibus总线被广泛用于铁路信号系统中。
通过Profibus总线，信号设备可以快速传输数据，实现列车运行状态的实时监控和控制。
这对于提高铁路运输的安全性和效率至关重要。
四、优势和局限性Profibus总线作为一种现场总线技术具有许多优势，包括高可靠性、高效率、易于维护和灵活性等。
然而，它也存在一些局限性，如设备兼容性和实施成本较高等问题。
在实际应用中，这些因素需要根据具体情况进行权衡和解决。
3、Profibus通信
3、Profibus通信工业组态与现场总线控制技术Profibus通信一、PRIFOIBUS现场总线概述1.1工厂自动化网络结构（1）现场设备层主要功能是连接现场设备，例如分布式I/O、传感器、驱动器、执行机构和开关设备等,完成现场设备控制及设备间联锁控制。
（2）车间监控层车间监控层乂称为单元层，用来完成车间主生产设备Z间的连接，包括生产设备状态的在线监控、设备故障报警及维护等。
还有生产统计、生产调度等功能。
传输速度不是最重要的，但是应能传送大容量的信息。
一、PRIFOIBUS现场总线概述1.1工厂自动化网络结构（3）工厂管理层车间操作员工作站通过集线器与车间办公管理网连接，将车间生产数据送到车间管理层。
车间管理网作为工厂主网的一个子网，连接到厂区骨干网，将车间数据集成到工厂管理层。
工厂自动化网络结构如图1-1所示。
一、PRIFOIBUS现场总线概述1.1 工厂自动化网络结构图1-1工厂自动化网络结构一、PRIFOIBUS 现场总线概述1.2PROFIBUS的组成部分PROFIBUS已被纳入现场总线的国际标准1EC61158和欧洲标准EN50170,并于2001年被定为我国的国家标准JB/T1030.6 —2001。
PROFIBUS在1999年12月通过的IEC61156中称为Type3,PROFIBUS的基本部分称为PROFIBUS-V0.在2002年新版的IEC61156中增加了PROFIBUS-V1,PROFIBUS-V2和RS-485IS等内容。
新增的PROFInet规范作为IEC61158的Type10.一、PRIFOIBUS现场总线概述1.2PROFIBUS的组成部分ISO/OSI通信标准由七层组成，并分两类。
一类是面向用户的第五层到第七层，一类是面向网络的第一到到第四层。
第一到第四层描述了数据从一个地方传输到另一个地方，第五层到第七层给用户提供适当的方式访问网络系统。
PROFIBUS协议使用了ISO/OSI模型的第一层、第二层和第七层.一、PRIFOIBUS现场总线概述1.2PROFIBUS的组成部分从用户的角度看，PROFIBUS提供三种通信协议类型：PROF1BUS-FMS,PROF1BUS-DP和PROFIBUS-PA。
PROFIBUSDP现场总线通信网络及应用系统
现场 设备
图8-32 PROFIBUS的典型应用
5.2 PROFIBUS-DP的通信模型
1. PROFIBUS-DP的物理层 PROFIBUS-DP的物理层支持屏蔽双绞线和光纤电缆两种
传输介质。
（1）DP（RS-485）的物理层 对于屏蔽双绞电缆的基本类型来说，PROFIBUS的物理层
（第1层）实现对称的数据传输，符合EIA RS-485标准 （也称为H2）。一个总线段内的导线是屏蔽双绞电缆，段 的两端各有一个终端器，如图8-33所示。
PROFRIBUS-DP协议的实现有两种方式：一种通过软件实 现，原则上只要微处理器或微控制器配有内部或外部的异 步串行通信接口（UART），PROFIBUS-DP协议在任何微 处理器或微控制器上都可以实现。但是，如果协议的传输 速率超过500kbps时，则应当使用ASIC通信控制器。
采用何种方式，主要取决于现场设备的复杂程度、需要的 性能和功能。
当总线系统运行的传输速率大于1.5Mbps时，由于所连接 站的电容性负载而引起导线反射，因此必须使用附加有轴 向电感的总线连接插头，如图8-36所示。
表8-11 9针D型连接器的针脚分配
引脚号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
信号名称
设计含义
SHIELD 屏蔽或功能地24V
M24
输出电压的地（辅助电源）
PROFIBUS-FMS：它的设计是旨在解决车间一级通用性通
信任务，FMS提供大量的通信服务，用以完成以中等传输 速率进行的循环和非循环的通信任务。
为了满足苛刻的实时要求，PROFIBUS协议具有如下特点：
➢ （1）不支持长信息段>235B（实际最大长度为255B，数 据最大长度244B，典型长度120B）。
现场总线与工业以太网-ProfiBus通讯技术
ProfiBus通讯技术的概述
1
类型
按传输速度分为ProfiBus DP、ProfiBus PA和ProfiBus FMS三种类型。
2
特点
传输距离长、接口方便、可靠性高、实时性好、适用性强。
3
应用领域
广泛应用于工业自动化、过程自动化以及工控网络。
现场总线和工业以太网的区别
1 支持的节点类型不同
ProfiBus适用于工厂自动化现场的传感器、执行机构等自动控制设备，而工业以太网适用 于计算机网络中的各种数据传输节点。
身技术的改进和完善，与现有工业控制网络 相结合，不断满足不同行业的自动化需求。
方便的接口
标准的RS-485接口易于连接和维护。
适用性强
适用于多种设备和场合，能适应多变的现场环 境需求。
ProfiBus在工业自动化中的应用
生产过程中的控制
ProfiBus应用广泛，如轨道交通信号控制系统，飞机 发动机控制系统，生产过程中的各种控制以及机器 人控制平台等。
物流行业中的应用
Proபைடு நூலகம்iBus应用在物流行业中，如卷烟机设备、包装设 备、包卷设备和输送带设备。
ProfiBus的未来发展趋势
1
实现更高速率
为满足控制网络不断提升的数据传输速度和容量需求，ProfiBus正在不断研发设计更高速率的 新产品，比如ProfiNet IOC。
2
支持IEEE 802标准
正在开发能够支持IEEE 802标准的ProfiBus产品，以增强ProfiBus网络兼容性和互操作性。
现场总线与工业以太网ProfiBus通讯技术
现场总线与工业以太网是工业自动化领域中最常见的现场通讯技术。本次演 示将深入探讨其中最前沿的ProfiBus通讯技术。
profibus总线应用实例
profibus总线应用实例Profibus总线是一种常用的工业通信协议，它可以实现不同设备之间的数据交换和控制。
下面将介绍几个Profibus总线的应用实例。
1. 自动化生产线在自动化生产线中，Profibus总线可以实现各种设备之间的数据交换和控制。
例如，PLC（可编程逻辑控制器）可以通过Profibus总线与传感器、执行器等设备进行通信，从而实现对生产线的控制和监控。
此外，Profibus总线还可以实现设备之间的故障诊断和数据采集，提高生产效率和质量。
2. 智能楼宇系统在智能楼宇系统中，Profibus总线可以实现各种设备之间的数据交换和控制。
例如，空调、照明、安防等设备可以通过Profibus总线与中央控制器进行通信，从而实现对楼宇系统的控制和监控。
此外，Profibus总线还可以实现设备之间的故障诊断和数据采集，提高楼宇系统的效率和安全性。
3. 机器人控制系统在机器人控制系统中，Profibus总线可以实现机器人和控制器之间的数据交换和控制。
例如，机器人可以通过Profibus总线与控制器进行通信，从而实现对机器人的控制和监控。
此外，Profibus总线还可以实现机器人和其他设备之间的数据交换，提高机器人的智能化和自动化程度。
4. 智能交通系统在智能交通系统中，Profibus总线可以实现各种设备之间的数据交换和控制。
例如，交通信号灯、车辆检测器、路况监测器等设备可以通过Profibus总线与中央控制器进行通信，从而实现对交通系统的控制和监控。
此外，Profibus总线还可以实现设备之间的故障诊断和数据采集，提高交通系统的效率和安全性。
总之，Profibus总线在工业自动化、智能楼宇、机器人控制和智能交通等领域都有广泛的应用。
通过Profibus总线，不同设备之间可以实现数据交换和控制，提高系统的效率和安全性。
未来，随着工业4.0和智能化的发展，Profibus总线的应用前景将更加广阔。
基于ProFibus总线的工业网络培训平台研发与应用
（ ７ ） 境界层检查 ： 检查界桩重叠点、 检查 Ｇ ｅ ｏ Ｗａ ｙ 软件 是 计 算 机发 挥 的 产物 ， 它 不仅
境 界 线 的 自相 交 、 检查伪节点、 检 查 是 否有 可 以 将 各 种 的分 析 模 型 数 据 精 度 和 图形 拓
一
（ ２ ） 控制点层检查 ： 控制 点重 叠检 查 、 控 重 线 、 检查境界面的标识点、 检查 境 界 层的 扑 关 系 ， 而 且 可 将 属 性 逻辑 关 系 以 及 图 属 制 点属性 空值检查 、 控 制 点 点 线 高 程 矛 盾 属 性 。
高效， 其 表 现为 ： （ １ ） 提 高 了 地形 图的 精 度和 周期 ， 提 高 了地 形 图 的 线 划 和 符 号 质 量 。
线检 查 、 管线端点与顶点悬挂检查、 电 力线 制 图的 工 作 效 率 。 （ ２ ） 缩 短 了地 形 图制 作 的 属性 。
编 码 以 及０ 长 度线 、 检 查 内 图廓 和 图号 是 不
标 识 点 是 否 达 到 预 计标 准 、 检 查 标 识 点 是 程 正 确 性 、 检查高程 点的落入面 。 否 与边线 是一致 的、 检 查 水 系 线 穿 越 房 屋 面 的情 况 、 检 查 河 流 流 向点 是 否 顺 势 河 流 、 素 是否达到规 定标准等 。 （ ４ ） 居 民地 层 检 查 ： 检 查 居 民 地 点 的 重 以 及 是 否有 重 线 ， 检查房屋的端点和顶点 ， 检 查房屋 的面宽度 、 面 长 度 都 是 否 小 于 规 定 指标 ， 检 查 房 屋 线 的长 度 。 （ ５ ） 道路层检查 ： 检查道路重叠点 、 检查 道 路 线 自相 交 、 检查伪节点 、 检 查 道 路 的 始
PROFIBUS现场总线在冶金工业网络控制中的应用
１ 概述
【 ｅ ｏｄ］ｅ ｏ ｏｔｌｆｌ ｂｓ ａｐｃｔｎ Ｋ ｙｗ ｒｓｎｔ ｒ ｃｎ ｏ ｉｄ ｕ； ｐｌａｏ ｗｋ ｒ； ｅ ｉｉ 现场总线是连接智能现场设备和 自 动化系统的
全数字化、 实时、 双向传输 、 多分支结构的通信网络．
在冶金企业 中， 控制系统为分级结构：级是采 ０ 集执行层ｆ 传感器和执行器） ， 完成物理量的测量和控 制命令的具体执行；级是控 制层 （ １ 即所谓的基础 自 动化１ ， 完成生产工艺过程 的集中控制；级一般为生 ２ 产模型计算， 用于生产控制的优化；级为生产管理 ３ 和调度系统， 用于协调调 度各工序间的协 同工作； ４
经实际应用验证具有普遍性。 目前已应用的领域包 括加工制造 、 过程控制和楼宇 自动化等。
３１ Ｐ ＯＦＢＵ ． Ｒ Ｉ Ｓ概 貌
２ 现场总线技术
冶金企业的 自动控制系统基本上 以可编程逻辑 控制器（ Ｃ和集散控制系统（Ｃ ） Ｐ ） Ｌ Ｄ Ｓ为主， 为了实现各 系统间的无缝集成， 就要求各控制系统采用开放性 、 标准化、 流行的硬件 、 操作系统 、 网络技术， 因此带有 各种现场总线控制技术 的工业网络控制系统在冶金
与 其 它 现 场 总 线 系 统 相 比 ，Ｒ ＦＢ Ｓ的最 大 Ｐ Ｏ ＩＵ
优点在于具有稳定 的国际标准 Ｅ ５ １０ Ｎ ０ ７ 作保证， 并
２ ０ 年第 ６期 ０８ 总 第 １０期 ３
冶 金 动 力
ＭＥ Ａ ． Ｒ ＩＡＬＰ ＷＥ Ｔ Ｉ Ｕ ＧＣ Ｏ Ｒ Ｌ ６ １
企业得 到大 量的应 用 。
有 如下 几种 ： Ｏ ＩＵ Ｐ ＦＢ Ｓ现场 总线 、Ｆ现场 总线 、 Ｒ Ｆ
Ｌ Ｎ Ｒ Ｓ现 场总线 、Ａ Ｂ Ｓ现 场 总线 、 ｒ Ｏ ＷＯ Ｋ ＣＮＵ Ｗｏｄ ｌ ＦＰ现场总线 、－ Ｅ 现场总线等。 Ｉ ＰＮ Ｔ
profibus和以太网通讯
02
以太网通讯介绍
以太网的特点
高速传输
以太网支持高速数据传输，能够满足各种网络应用的 需求。
灵活性
以太网具有很强的灵活性，可以适应不同的网络拓扑 结构和规模。
标准化以太网技ຫໍສະໝຸດ 已经标准化，不同厂商的设备可以相互兼 容。
以太网的应用领域
企业网络
以太网广泛应用于企业网络中，支持办公自 动化、电子邮件、文件传输等应用。
工业自动化
以太网在工业自动化领域也得到了广泛应用，支持 实时数据传输、监控和控制等应用。
智能家居
以太网在智能家居领域也得到了应用，支持 家庭安全、智能照明、智能家电等应用。
以太网的发展历程
起源
01
以太网起源于20世纪70年代，最初是为了连接Xerox公司的计
算机网络而开发的。
发展
02
随着技术的不断发展和改进，以太网逐渐成为了一种广泛应用
以太网通讯的实际应用案例
智能家居网络
以太网通讯在智能家居网络中发挥着核心作用， 实现家庭设备的互联互通和智能化控制。
城市交通监控系统
以太网通讯用于构建城市交通监控系统，实时传 输和处理交通数据，提高交通管理效率。
医疗影像数字化
以太网通讯助力医疗影像数字化，实现医学影像 的快速传输、存储和远程诊断。
profibus和以太网通 讯
目录
• Profibus通讯介绍 • 以太网通讯介绍 • Profibus与以太网通讯的比较 • Profibus和以太网通讯的未来展望 • Profibus和以太网通讯的实际应用案例
01
Profibus通讯介绍
Profibus的特点
1 2 3
开放式通讯协议
Profibus是一种开放式通讯协议，支持多种通讯 速率和传输介质，可与其他厂商的设备进行互操 作。
ProfibusDP通信协议网络拓扑设计
ProfibusDP通信协议网络拓扑设计在工业自动化领域中，网络通信协议的选择和网络拓扑设计是至关重要的。
而ProfibusDP作为一种常见的工业通信协议，其网络拓扑设计对于确保系统稳定性和可靠性具有重要意义。
本文将探讨ProfibusDP通信协议网络拓扑设计的相关内容。
一、ProfibusDP简介ProfibusDP是指“分布式Peripherie总线”（Decentralized Peripherie）的Profibus版本。
它是一种用于工业自动化控制领域的通信协议，常用于连接传感器、执行器和控制器等设备，实现数据交换和控制指令传输。
二、网络拓扑设计原则1. 可靠性：网络拓扑应设计成具有高可靠性，能够在设备故障或通信故障时保持系统正常运行。
2. 实时性：ProfibusDP通信协议常用于对实时性要求较高的控制系统中，因此网络拓扑设计应考虑数据传输的实时性。
3. 扩展性：随着工业自动化系统的发展，网络中可能需要增加新的设备或扩展现有设备，网络拓扑设计应具备良好的扩展性，便于系统的扩展和升级。
4. 简洁性：网络拓扑应尽可能简洁，减少网络节点和连接线路，以降低系统成本和维护成本。
5. 易于维护：网络拓扑设计应考虑到日常维护的便捷性，便于对网络进行监测、诊断和故障排除。
三、常见的网络拓扑结构1. 星型拓扑：所有设备都连接到中央集线器或交换机，适用于小型网络或对可靠性要求较高的场景。
2. 环型拓扑：设备通过环形连接，数据沿着环路传输，适用于对实时性要求较高的场景。
3. 总线型拓扑：所有设备连接到同一根总线上，适用于设备分布范围较广、数量较多的场景。
4. 混合型拓扑：结合了以上多种拓扑结构的特点，根据实际需求设计网络拓扑。
四、实际案例分析以某工业生产线为例，该生产线包括多个传感器、执行器和控制器，需要实现实时数据采集和控制指令传输。
针对该生产线的特点，可以采用总线型拓扑，将所有设备连接到同一根总线上，以满足实时性和可靠性的要求。
现场总线与工业以太网总线知识概述
现场总线与工业以太网总线知识概述1. 简介现场总线和工业以太网总线是现代工业自动化中常用的通信协议，用于实现工业设备之间的数据交换和联网。
本文将对现场总线和工业以太网总线的基本概念、特点、应用、优缺点等进行概述。
2. 现场总线概述2.1 定义现场总线是一种用于工业现场设备之间数据交换和通信的网络协议，它通过将控制和信号传输集成到一根通信线上，实现设备的多对多通信。
2.2 特点•高可靠性：现场总线具有高抗干扰性和冗余技术，能够保证数据的可靠传输。
•简化布线：现场总线使用单根通信线连接多个设备，减少布线工作量。
•实时性强：现场总线能够实现实时数据交换和控制，满足工业自动化的要求。
•易于扩展：现场总线支持设备的插拔，方便系统的扩展和维护。
2.3 应用现场总线广泛应用于工业自动化领域，用于实现工业控制系统中各个设备之间的通信和数据交换。
常见的现场总线协议有Profibus、DeviceNet、Modbus等。
3. 工业以太网总线概述3.1 定义工业以太网总线是基于以太网技术的通信协议，用于实现工业现场设备之间的高速数据交换和通信。
3.2 特点•高带宽：工业以太网总线支持高速数据传输，满足对数据通信速度要求较高的应用场景。
•灵活可靠：工业以太网总线支持灵活的拓扑结构和冗余技术，能够满足复杂工业环境中的通信需求。
•开放性强：工业以太网总线基于标准以太网协议，具备良好的兼容性和互操作性。
•易于集成：工业以太网总线可以与现有的以太网设备和IT系统进行无缝集成。
3.3 应用工业以太网总线在工业自动化领域得到广泛应用，特别是在大规模工业控制系统中。
常见的工业以太网总线协议有Ethernet/IP、Profinet、EtherCAT等。
4. 现场总线与工业以太网总线的比较4.1 网络结构现场总线采用集线器或总线控制器连接多个设备，形成总线型拓扑结构；而工业以太网总线通常采用交换机连接设备，形成星型或树型拓扑结构。
4.2 通信速度工业以太网总线的通信速度较快，可达到千兆位级别，适用于对通信速度要求较高的场景；而现场总线的通信速度较慢，一般在10M或100M的范围内。
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。
浅析profibus现场总线的应用
浅析profibus现场总线的应用计算机技术, 网络技术和数字通信技术的迅速发展引起了工业自动控制系统结构的巨大变化。
Profibus作为一种由智能化设备组成的计算机网络，近年来，凭借其独特的优势已成为自动控制领域研究的热点，应用于众多领域。
在我国冶金工艺中，profibus现场总线主要应用在炼焦配煤优化系统、焦炉加热计算机控制及管理系统、烧结过程智能控制管理系统、烧结终点判断与智能控制系统、炼铁优化专家系统、高炉人工智能系统中，通过对这些子系统的控制，确保了整个冶金工作的自动化流程的实现。
1Profibus现场总线简介随着自动化工业发展，总线分布式机械臂控制系统在工业生产得到了广泛的应用，随着机器人自动化程度的提高，控制技术逐步增大，在工业生产环节的机械臂操作需要多个机械臂的相互协调工作，操作之间的机械需要总线控制，采用机器人实现流水工作，可以有效解决生产精密设备的工作，总线控制技术在工业控制中得到广泛应用，网络通信与信息管理在机器人工业控制中得到了应用，将分散测控设备组合成变成网络节点，融合成总线通信网络，实现设备之间的有效沟通信息、完成自控工作的网络系统与控制系统，CAN总线分布式机械臂控制是一种有效的实时控制，串行通信网络，具有性能搞、可靠强、实时交互便利的特点，被广泛用于控制系统中机械设备之间的数据通信与自动化仪器控制，主要考虑将高速实时处理与分布式工业控制领域中的高可靠性相结合。
PR0FIBUS现场总线是以开放式系统互联网络作为参考模型，采用的是德国国家标准DIN19245和欧洲EN50170现场总线标准，定义了物理传输特性、总线取协议和应用功能的一种计算机网络系统，由PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、和PROFIBUS-FMS三个兼容部分组成。
Profibus-DP是一种高速低成本通信, 用于设备级控制系统与分散的I/O形式的通信；Profibus-PA是专为过程控制自动化设计的, 将传感器和执行机构接到一根总线上, 并具有本质安全规范，Profibus-FMS是具有令牌结构的监控网络、具有实时多主的特征。
基于PROFIBUS现场总线的SS非织造布生产线控制系统网络平台构建
２ ６ ・ 研究与应用 ・
纺织机械
２ ０ １ ３年第 ２期
监控。
如图 ３ 所示。 要 注意 的是 ， 对 于本 系统来 说 ， 由于 除 了西 门子 的Ｐ Ｌ Ｃ、 Ｍ４ ４ ０系列变频 器 、 Ｅ Ｔ ２ ０ ０系列 远 程 Ｉ ／ Ｏ 以
设备层 ： 执行各条指令 ， 保证 良 好 的实时性。
传 动部分 的 Ｐ Ｌ Ｃ ３通过 Ｃ Ｐ ３ １ ５的 ＤＰ口实现 与 参 与 同步的西 门子 Ｍ４ ４ ０系列 变频器 通讯 ， 在Ｐ Ｌ Ｃ ３
率可 以说 是 大 大 优 于传 统 的 Ｒ Ｓ ４ ８ ５通 讯 。 以多 辊
中作 同步调速运算 ， 实现 电机的启动 、 停止 、 急停及 全数字化通讯同步 ， 达到实时多辊同步的效果 ， 保证 了生产线升降速时良好的动态性能。而传动部分的 Ｐ Ｌ Ｃ ３与 上位 机 Ｗ Ｉ ＮＣ Ｃ的 Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ Ｂ ＵＳ通 讯也 是 通
过配置 Ｃ Ｐ ３ ４ ２—５实 现 的 。Ｓ ｔ ｅ ｐ ７中硬 件 组 态 结 构
同步程序为例 ， Ｒ Ｓ ４ ８ ５ 通讯需要采用轮询方式 ， 从波 特率计算的结果来看 ， 如果每个从站只有 ８ 个字 的 பைடு நூலகம்
长度 （ 输入 输 出各 ４个 字 ） ， 那 么每 个 从 站 的轮 询 时 间为 ３ ５ ｍｓ ， 而Ｄ Ｐ通 讯几 乎 可 以 达到 并 发 的效 果 。 在该 项 目中同步效果 曲线 如 图 ４所示 。
如 图 ２所 示 。
传输安全保 证， 能有效 的检测 出错 位、 双 向数 据传 输， 发送方 和接 受方 可以 同时触 发发送 和接受 响应 。
Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ ｕ Ｓ—Ｄ Ｐ通讯 协议 实 际需要 规定 各个 站 点 的主从关 系。但 在 本 系统 的通 讯 网 络 中 ， 信 息 层 （ 上位机 ） 与控 制层 （ Ｐ Ｌ Ｃ ） 之 间 的通 讯虽 然 也 是应 用 Ｐ Ｒ ０Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ ， 但是 他 们 之 间是 一 种 主 主关 系 ， 上 位 机 会依照 Ｄ Ｐ地址 的顺 序访 问 网络 中所有 Ｐ Ｌ Ｃ相 关数 据 区中的数据 ， 而各 Ｐ Ｌ Ｃ之 间不进行 数据交换 。 这种 结构 最 大 的优 势 在 于 ： 对于 Ｐ Ｌ Ｃ来 讲 ， 上
工业化计算机网络8-0 Profibus现场总线技术-通信模型与协议
IEC 61158 的解释：是仅仅属于相同协 议类型的设备之间才可能进行进行总线 通信（按定义）。
IEC的规划目标
IEC的开放互连模型
IEC 61784的标题是“连续和断续制造 的工业控制系统中使用的现场总线行规 集”。
此标准与IEC 61158之间的关系，即 “此国际标准(即IEC 61784) 规定了基 于IEC 61158特定通信行规的一组协议。
现场总线技术术语
通信服务
完成站之间的循环或非循环的用户数据通信的通信任务。 这些服务的数量和类型是评判通信协议应用领域的依据。 区分面向连接的服务(这意味着使用“握手”方式和监控) 和无连接的服务。
无连接的服务包括群播和广播报文，即把报文发送给一个特定的站 组或所有的站。
现场总线技术术语
在实际现场设备与VFD之间设立一个通信关系表 。通信关系表是VFD 通信变量的集合，如零件数 、故障率、停机时间等。VFD通过通信关系表完 成对实际现场设备的通信。
通信对象与通信字典（OD）
(1) FMS面向对象通信，它确认5种静态通信对象 ：简单变量、数组、记录、域和事件，还确认2种 动态通信对象：程序调用和变量表。 (2) 每个FMS设备的所有通信对象都填入对象字典 （OD）
通信模型与协议简介
Profibus-DP
用户层的直接数据链路映像（DDLM，Direct Data Link Mapper)提供了访问第二层的用户接 口，规定了用户和系统以及各类设备可以调用的 应用功能，并描述了各种设备的设备行为。
用户层还包括DP基本功能、扩展功能和DP行规。
工业控制网络PROFIBUS-DP总线及应用
8.叙述S7-300/400的常见组网方式。
3. CPU的操作模式 （1）CPU的模式选择
1）RUN（运行）位置：CPU执行用户程序， 可以通过编程软件读出用户程序，但不能修 改用户程序。
2）STOP（停止）位置：不执行用户程序， 通过编程软件可读出和修改用户程序。
3）MRES（清除存储器）位置：MRES位置 不能保持，将开关扳到这个位置松手后开关 将自动返回STOP位置。
（1）PROFIBUS-DP
➢ PROFIBUS-DP使用了第1层、第2层和用户接口层。第3到 第7层未使用，这种精简的结构确保了高速数据传输。
（2）PROFIBUS-PA
➢ PROFIBUS-PA使用扩展的PROFIBUS-DP协议进行数据传 输，同样采用Token-Passing的主从分时轮训协议。
6．STEP 7的程序块
七、 S7-300/400常用的组网方式 1.DP方式 ➢ 通过CPU集成DP口（或通过DP主站模块
如CP342-5）与远程I/O之间的通信 ➢ S7-300与S7-200的DP通讯 ➢ S7-300之间的主从通讯 ➢ 支持DP 协议的第三方从站设备通信 ➢ 系统功能SFC14、SFC15的PROFIBUS通
思考题
1.简述PROFIBUS 的协议结构及DP工作原理。 2.什么是MS0，MS1，MS2通讯？ 3.MS0通讯的工作过程？ 4.PROFIBUS_DP 的基本功能？ 5.DP V1和DP V2有哪些补充？ 6.DP报文有哪些种类？ 7.请介绍PROFIdrive行规的应用领域，及PPO通
视目的，具体为各站点的数据读取、系统组态、监视、故障 诊断等。一般同一总线上只有一个2类DP主站。 （3）DP从站：是进行输入和输出信息采集和发送的外围设 备，是带二进制值或模拟量输入输出的I/O设备、驱动器、 阀门等。
PROFIBUSDP通讯协议说明
PROFIBUSDP通讯协议说明PROFIBUS DP（Process Field Bus Decentralized Periphery）是一种用于工业自动化系统中进行实时数据交换的通信协议。
它是PROFIBUS （Process Field Bus）家族中的一个重要成员，主要用于连接分布式周边设备和中央控制系统。
PROFIBUS DP的工作原理是基于主/从（Master/Slave）架构。
在一个PROFIBUS DP网络中，通常包括一个主站（Master）和多个从站（Slave）。
主站负责管理从站的通信，并采集和传输数据。
从站通过接收主站的命令来执行相应的操作，并将数据反馈给主站。
这种分布式的架构使得PROFIBUS DP网络可以适用于复杂的工业现场环境。
PROFIBUS DP的物理层使用了RS485总线作为传输介质，支持数据传输速率从9.6 kbit/s到12 Mbit/s。
RS485总线具有抗干扰能力强、传输距离远的特点，非常适合于工业环境中的通信需求。
此外，PROFIBUS DP还可以通过光纤实现远程通信，以满足一些特殊场合的需求。
除了基本的通信功能外，PROFIBUSDP还支持一些高级功能，如自动配置和诊断。
PROFIBUSDP网络中的从站可以通过自动配置功能，自动获取主站发送的参数，简化了网络的设置和调试过程。
同时，PROFIBUSDP还提供了完善的诊断功能，可以实时监测网络的工作状态和识别故障原因，提高了网络的可靠性和维护性。
总的来说，PROFIBUSDP通讯协议是一种在工业自动化系统中使用的实时数据交换协议。
它基于主/从架构，使用RS485总线作为物理传输介质，支持高速数据传输和远程通信。
PROFIBUSDP具有强大的抗干扰能力和高度的可靠性，适用于复杂的工业现场环境。
通过支持自动配置和诊断功能，PROFIBUSDP可以简化网络的设置和调试过程，并实时监测网络的工作状态。
它已经成为工业自动化领域中广泛应用的通信协议之一。
浅谈Profibus工业总线及其应用
Profibus是Process Field Bus(过程现场总线)的简称,是上世纪80年代后期由西门子、ABB等著名公司和研究机构按照ISO/OSI参考模型开发并制定的一种现场总线标准,是国际标准IEC 61158的组成部分。
2001年成为中国机械行业推荐标准,2006年成为中国第一个工业通讯领域现场总线技术国家标准。
1 PROFIBUS现场总线基础1.1Profibus总线的分类Profibus现场总线可分为Profibus-DP、Profibus-FMS、Profibus-PA三个互相兼容版本的通信协议。
(1)Profibus-DP:主要用于自控系统中单元级和现场级通信。
取代4mA～20m A或24VD C并行信号线,实现自控系统和分散外围I/O设备及智能现场仪表之间的数据通信,一般构成单主站系统,适合于加工自动化领域的应用。
(2)Profibus-FMS用于车间级监控网络,解决车间级通用性通信任务,多用于纺织工业、楼宇自动化、电气传动、传感器和执行器、PLC等自动化控制,一般构成实时多主站网络系统,是一种令牌结构、实时的多主网络。
(3)Profibus-PA (Process Automation,过程自动化)是应用于工业现场控制的过程自动化,用于安全性要求较高的场合及由总线供电的站点。
1.2Profibus的通信协议1.2.1Profibus的协议结构Profibus是以OSI参考模型为基础的。
第1层为物理层,定义物理传输特性;第2层为数据链路层,解决两个相邻节点之间的通信问题;第3～6层Profibus未使用;第7层为应用层,定义应用功能,另外加了用户层,把很多基本功能和扩展功能放在用户层处理。
1.2.2总线存取协议Profibus协议有一些基本要求,如同一级的PL C或者网络主站之间的通信必须使每一个主站在一定的时间内获得足够的机会来处理它自己的通信任务;主站和从站之间应尽可能快速地完成数据的实时传输。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PROFIBUS总线实现工业网络
前言
PROFIBUS现场总线可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。
网络是企业综合自动化的基础,在整个企业的网络体系结构中,现场总线处于基础地位,因此构建完整的现场总线控制网络模型具有重要的意义。
这种模型延伸到控制领域的最高层,即管理决策层,因此要求控制网络和信息网络紧密结合,保证从底层现场设备到顶层生产管理之间,正确的数据传输和数据转发。
OPC规范以 OLE/DCOM为技术基础，而OLE/DCOM支持TCP/IP等网络协议，因此可以将各个子系统从物理上分开，分布于网络的不同节点上。
OPC 标准保证了自动化系统之间及商业系统之间可以经过工厂来共享信息和相互操作，因此采用OPC接口技术可以使控制网络与管理信息网络实现无缝联接。
1、系统设计需求与任务
为了与国际接轨，实现企业的信息化、现代化要求。
广东某碱厂拟建成完善的企业管理、生产过程监控的信息网络系统，利用先进的技术实现网络互联，建成一个适合现代化办公及工业过程控制的网络系统，与此同时，使其与广域网的互联，实现信息的充分共享和信息发送的安全机制。
系统将厂区6个生产车间近 856个温度、压力和液面等测试点及报警点在中央控制室全集中监控，并将现场设备的实时数据发布到公司网页，用户可在浏览器上进行浏览访问，实现对各类信息数据的共享。
要求控制网络具有很高的实时性、可靠性、数据完整性和可用性，各控制分站可以实现对现场级工业设备进行安全可靠的监视控制，并具有友好美观的人机界面，能够动态显示工艺流程，并且参数设置简单，历史、实时趋势曲线查询、报警及报表自动打印等功能。
2、系统的设计
数据采集与远程监控系统是利用S7-300系列的CPU315-2DP可编程序控制器及PROFIBUS-DP通信模块、扩展I/O 模块等通过PROFIBUS现场总线互联构成。
各控制分站数据采集、监测系统综合布线以PROFIBUS-DP为主架结构，在6个车间根据输入点的不同，用14个S-300的PLC及I/O扩展模块连接工业现场的传感器;控制分站把PLC采集到的现场实时数据利用PROFIBUS总线送到主控制室的主检测计算机上显示。
并结合资源信息共享的要求，利用PROFIBUS总线和INTERNET技术建成完善的企业管理、生产过程监控的信息网络系统，实现控制网络与信息网络的紧密集成。
控制网络通过实时数据库和OPC接口技术实现与信息网络的互联，建立企业综合实时信息库，为企业的优化控制、调度决策提供依据。
广东某碱厂数据采集与远程监控系统主要由分布式I/O数据采集、主站监控、远程监控、公司内局域网、过程控制，网络综合布线等子系统组成。
系统结构与配置如下所示：
2.1数据采集与监控系统
根据广东某碱厂数据采集与远程监控系统的特点，采用西门子公司的全集成自动化产品构成。
采用S7-300系列的CPU315-2DP及 PROFIBUS-DP通信模块、扩展I/O 模块SIMATIC ET200M等构成数据采集系统，通过PROFIBUS总线集成;经多方考虑，该方案具有较高的性能价格比。
在传统的工厂自动化中，输入/输出设备连接到一个集中的机架，在设备改变和系统扩展时,导致接线工作量大，成本高，柔性度低;系统应用SIMATIC ET200分布式I/O通过开放的、标准化的现场总线系统来连接部件，是解决这些问题的最佳方案。
控制分站人机界面采用西门子全集成的PROTOOL组态软件，开发出友好美观的人机界面，能够动态显示工艺流程，并且使其参数设置简单，历史、实时趋势曲线查询、报警及报表自动打印等功能;现场执行级设备由PLC集中控制，并采用自适应、模糊、智能PID等控制算法编程，使其控制安全可靠，实现单元级设备的优化控制，能够满足现场设备的各种控制要求。
2.2中央实时监控层(调度中心)
主控制室采用WINCC作为上位监控软件，WINCC是在生产和过程自动化中解决可视化和控制任务的中性系统。
该软件具有使用简单、组态方便、性能可靠、功能齐全等特点;它有大量的通讯接口，可以和各种智能设备相互通讯。
基于西门子全集成自动化技术，WINCC通过SIMATIC S7协议集可以和SIMATIC S7设备进行各种协议的通讯。
WINCC在系统中承担了数据管理、工厂数据采集、报警、趋势、数据记录及中文报表等工作。
操作员通过操作终端详细了解全厂生产运行情况，实时监控现场设备，实现全厂自动化控制。
WINCC组态软件根据系统要求，实时显示各设备的运行状态，并具有良好的用户界面。
部分人机界面如下所示：
3、控制网络与信息网络的连接
传统的实时监控系统作为支撑现代工业生产和社会生活的基础设施，得到了广泛的应用和发展。
但过去，动用了当时最好的技术和最好的人才，可以开发出好的实时监控系统，但由于系统不具备开放性，各个部分的联系过于紧密，使系统过于复杂。
这样系统的更新、扩展、升级变得非常困难。
传统的实时监控系统开发中出现的另一个主要问题是软件的重复开发，软件不能够重用，资源不能共享，造成大量人力与物力资源的浪费。
现在OPC标准已经成为工业界系统互联的缺省方案，保证了自动化系统之间及商业系统之间可以经过工厂来共享信息和相互操作。
OPC规范基于OLE/COM技术，同时OLE/COM的扩展远程OLE自动化与DCOM 技术支持TCP/IP等多种网络协议，因此可以将OPC客户、服务器在物理上分开，分布于网络不同节点上。
下图中OPC的客户/服务器关系图描述了OPC在SCADA系统的应用。
企业信息化、办公自动化主要通过INTERNET技术和WEB技术实现，把信息发布到网上，通过网页方式来浏览，达到资源共享。
实现WEB页面更新的方式主要有两种：一是通过ActiveX技术，另一是通过动态页面技术。
ActiveX技术是通过下载ActiveX控件来实现与网上信息的动态更新和交互，实现的信息表示和交互方式也更为灵活，并有丰富的开发工具支持，但对客户机的性能要求较高。
动态页面技术则通过CGI、ASP编程或嵌入各种 Script语言来实现，现在比较流行的是ASP网页技术。
为了实现控制网络的信息资源在信息网络上共享，可以通过网页嵌入JAVA脚本程序，访问OPC 服务器的实时数据，使实时数据在网页上动态刷新;访问实时数据库，在网页上查看历史趋势图。
WINCC服务器在系统中即作为中心监控平台，又作为OPC服务器。
允许与其它具有OPC 客户机接口的应用程序进行数据交换。
网页服务器 (WEB、邮件服务器)通过OPC通讯接口程序和OPC服务器(WINCC服务器)通讯，就可以在公司网页上显示实时数据。
通过控制网络与信息网络的结合,可以建立统一的分布式数据库,保证所有数据的完整性和互操作性;现场设备与信息网络实时通信,使用户通过信息网络中标准的图形界面随时随地了解生产情况;控制网络和信息网络的紧密集成也便于实现远程监控、诊断和维护功能。
为后期建立完整、高效、实用方便的ERP管理系统及生产综合控制提供硬件平台，真正实现办公、过程控制的全集成自动化。
4、结论
本系统数据采集量大，控制分站多，系统可靠性高，并通过PROFIBUS总线和OPC接口技术基本建成了适合现代化办公及工业过程控制的网络系统，实现信息化、办公自动化达到资源共享,能够可靠安全的运行，基本达到设计要求。