现场总线论文

测控技术与测控网络系统

（论文）

题目：PROFIBUS

2013年 5月4日

P R O F I B U S

摘要

PROFIBUS是面向工厂自动化和流程自动化的一种国际性的现场总线标准。它已被广泛应用于制造业自动化（汽车制造，装瓶系统，仓储系统）、过程自动化（石油化工，造纸和纺织品工业企业）、楼宇自动化（供热空调系统）、交通管理自动化、电子工业和电力输送等行业。在可编程控制器、传感器、执行器、低压电器开关等设备之间传递数据信息。

关键词： PROFIBUS，网络化测控系统，现场总线，总线存取

一．当前网络化测控系统的现状和发展趋势：

测控技术的两个方面，一个是测一个是控。“测”是依靠传感器和信号传输电路，即测控电路；“控”则是依靠现代计算机的计算处理能力，根据数据得出相应结果，

通过反馈等方式控制整个系统。计算机已经成为测控技术中的中坚力量，于是，网络技术也就自然而然的越来越成为测控技术满足实际需求的关键支持。但是不可否认，测控电路依然是测控技术发展的基础，和另一个重要的发展方向。

目前，应用较多的现代控制策略主要有自适应控制、变结构控制、鲁棒控制和预测控制等。就应用而言，现代测控技术在当今社会的各个行业中,起着举足轻重的作用。其中，现场仪表与控制室装置之间通信采用模拟信号4～20mA，数字控制仪表内部的信号处理为数字信号，但输入仍为4～20mA，控制装置之间和控制装置与上位计算机之间采用数字通信技术。例如目前数字控制仪表，DCS系统，PLC系统，FCS系统等。

从20世纪80年代中期以来，CIMS日渐成为制造工业的热点，原因在于CIMS是在新的生产组织原理和概念指导下形成的一种新型生产模式。大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。随着现代科学技术以及复杂自动控制系统和信息处理与技术的提高，现代检测技术将朝着检测结果高精度、系统智能化、检测结果数字化、检测功能多元化、检测器件微型化、检测系统自动化的放向发展，它将广泛应用于工业、农业、家庭、医学、军事和空间科学技术等许多科学领域。测量单元微小型化、智能化测量控制与仪器仪表大量采用新的传感器、大规模和超大规模集成电路、计算机及专家系统等信息技术产品，不断向微小型化、智能化发展，从目前出现的“芯片式仪器仪表”，“芯片实验室”、“芯片系统”等看，测量单元的微小型化和智能化将是长期发展趋势。从应用技术看，微小型化和智能化测量单元的嵌入式连接和联网应用技术得到重视。测控范围向立体化、全球化扩展，测量控制向系统化、网络化发展。随着仪器仪表所测控的既定区域不断向立体化、全球化甚至星球的发展，仪器仪表和测控装置向测控装置系统化、网络化方向发展。例如卫星测控系统，运载火箭上配置的各种传感器就达到数千，而卫星上各种测控装置构成一个完整的自动测控系统，然后和多个地面站的测控系统构成一个广域测控系统。

二．现场总线简介：

1、基金会现场总线（FF）.FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为

31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传

输速率为1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IEC1158-2标准。FF的物理媒介的传输信号采用曼切斯特编码。

2、CAN.控制器局域网,最早由德国BOSCH公司推出，它广泛用于离散控制领域。

3、Lonworks.采用Lonworks技术和神经元芯片的产品，被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业，被誉为通用控制网络。

4、PROFIBUS .PROFIBUS是德国标准（DIN19245）和欧洲标准（EN50170）的现场总线标准。由PROFIBUS--DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS－PA系列组成。

5、HART .HART最早由Rosemount公司开发。其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变的过渡产品。

图1 典型现场总线及特性对照表

三．PROFIBUS简介：

PROFIBUS是Process Fieldbus的缩写，是面向工厂自动化和流程自动化的一种国际性的现场总线标准。它已被广泛应用于制造业自动化（汽车制造，装瓶系统，仓储系统）、过程自动化（石油化工，造纸和纺织品工业企业）、楼宇自动化（供热空调系统）、

交通管理自动化、电子工业和电力输送等行业。在可编程控制器、传感器、执行器、低压电器开关等设备之间传递数据信息，承担控制网络的各项任务。到2005年12月，在全世界安装的PROFIBUS节点已达1540万个。仅在2005年这一年中，PROFIUS的节点数就增加了280万个之多。PROFIBUS中主要包含有PROFIBUS—DP，PROFlBUS—FMS，PROFIBUS-PA 三个子集，以满足工厂网络中的多种应用需求。

PROFIBUS的三个子集的特点如下：

PROFIBUS—DP是专为自动控制系统与设备分散I/O之间的通信而设计的，用于分布式控制系统设备间的高速数据传输。

DP V0:规定了周期性数据交换的所需要的基本功能，提供了对PROFIBUS的数据链路层DDL的基本技术描述以及站点诊断、模块诊断和特定通道的诊断功能。

DP V1：包括有依据过程自动化的需求而增加的功能，特别是用于参数赋值、操作、智能现场设备的可视化和报警处理等。

DP V2：包括有根据驱动技术的需求而增加的其它功能，如同步从站模式，实现运动控制中时钟同步的数据传输、从战对从站通信，驱动器设定值的标准化配置等等。

PROFIBUS-FMS适用于承担车间级通用型数据通信，可提供通用信量大的相关服务，完成中等传输速度的周期性和非周期性通信任务。

PROFIBUS-PA是专为过程自动化而设计的，采用IEC 1158-2中规定的通信规程，适用于安全性较高的本质安全应用，及需要总线供电的场合。

图2 PROFIBUS的通信参考模型及其子集间的关系