PROFIBUS-DP现场总线的结构及应用
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。
Profibus_DP概述
应用层（第七层）及PROFIBUS行规
ISO/OSI参考模型的应用层提供用户需要的各种通信服务。 FMS使用LLI(Lower Layer Interface)实现连接的建立及监控。 S7是一种优化的协议，可以通过PROFIBUS实现编程监控等功能。 DP行规规定了相关应用的参数和行规的使用，使不同生产商的DP设 备使用相同的标准。 1: NC/RC行规 2: 编码器行规 3：传动行规 4：操作员控制和过程监控行规
11 0 1 0
通过示波器可以监控信号传输的状态
第四页，共47页。
PROFIBUS
数据传输时的信号形状 •如果电缆过长，则信号开始变圆滑
第五页，共47页。
PROFIBUS
PROFIBUS 电器接口需要注意的问题
1:PROFIBUS接头问题
大于1.5M时，避免连接站的电容性负载引起的导线反射，需要使用附加轴 向电感的总线接头。
PROFIBUS物理层支持光纤通信
第二页，共47页。
PROFIBUS总线段
5V
390Ohm
220Oh m
390Oh m
0V
……
5V
总线终端 电阻开关
390Oh m
220Oh m
390Oh m
连PROFIBUS电缆
0V
第三页，共47页。
PROFIBUS
数据传输时的信号形状
B导线
二进制信号
A导线
10
PROFIBUS(RS485)使用的是屏蔽双绞电缆，PROFIBUS的 第一层实现对称的数据传输，一个总线段的导线是屏蔽双 绞电缆，段的两端各有一个终端电阻。
传输速率： 9.6Kbit/sec~12Mbit/sec
《PROFIBUS总线》PPT课件
8>使用半双工传输； 9>地址定义范围为:0～127； 10>使用两类站:主站 <主动站,具有总线存取控制权
>和从站 <被动站,没有总线存取控制权>； 11>总线存取基于混合、分散、集中3种方式； 12>数据传输服务有两类: 非循环的:有/无应答要求的发送数据;有应答要求的
发送和请求数据. 循环的 <轮询>:有应答要求的发送和请求数据.
〔1〕NC/RC行规 <3.052>:机床和装配机器人
〔2〕编码器行规 <3.062>:回转式、转角式 和线性编码器与PROFlBUS-DP的连接.
〔3〕变速传动行规 <3.071>:传动技术设备 生产厂商共同制定了PROFIDRIVE行规.
〔4〕操作员控制和过程监视行规 <HMI>:通 过PROFIBUS-DP与更高一级自动化部件的连
PROFIBUS通信模型
第三节 PROFIBUS的通信模型
一、物理层 1.DP/FMS<RS-485>的物理层 2.DP/FMS<光缆>的物理层 3.PA的物理层
1.DP/FMS<RS-485>的物理层
屏蔽双绞电缆符合EIA RS-485标准<也称 H2>
总线段的两端各有一个终端器 传输速率从9.6kbit/s到12Mbit/s可选
组成部分 <TYPEIII>； 20XX成为中国的机械行业标准/T10308-3-
2001.
PROFIBUS由以下三个兼容部分组成: 1.PROFIBUS-DP 用于传感器和执行器级的高速数据传输,它以
DIN19245的第三部分为基础,根据其所需要达 到的目标对通信功能加以扩充,DP的传输速率 可达12Mbit/s,一般构成单主站系统,主站、 从站间采用循环数据传输方式工作.
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]PROFIBUS–DP解析
![[现场总线]PROFIBUS–DP解析](https://img.taocdn.com/s3/m/cb7c3a1d5f0e7cd184253672.png)
GSD文件可分为三个部分：
（1）总规范：包括了生产厂商和设备名称．硬件和软件版本．波特率．监视时间间隔．总线插头指定信号。
（2）与DP有关的规范：包括适用于主站的各项参数，如允许从站个数．上装／下装能力。
（3）与DP从站有关的规范：包括了与从站有关的一切规范，如输入／输出通道数．类型．诊断数据等。
①传输技术：RS－485双绞线．双线电缆或光缆。波特率从9.6K bit/s到12M bit/s。
②总线存取：各主站间令牌传递，主站与从站间为主－从传送。支持单主或多主系统。总线上最站点（主－从设备）数为126。
③通信：点对点（用户数据传送）或广播（控制指令）。循环主－从用户数据传送和非循环主－主数据传送。
2.扩展DP功能
DP扩展功能是对DP基本功能的补充，与DP基本功能兼容。
（１） DPM1与DP从站间非循环的数据传输。
（２） 带DDLM读和DDLM写的非循环读／写功能，可读写从站任何希望数据。
（３） 报警响应，DP基本功能允许DP从站用诊断信息向主站自发地传输事件，而新增的DDLM－ALAM－ACK功能被用来直接响应从DP从站上接收的报警数据。
[现场总线]PROFIBUS–DP解析
１．PROFIBUS –DP用于现场层的高速数据传送。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站（PLC）程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态．诊断和报警处理。
（本站诊断操作：本站设备的一般操作状态，如温度过高．压力过低。
（模块诊断操作：一个站点的某具体I/O模块故障。
（通过诊断操作：一个单独输入／输出位的故障。
PROFIBUS-DP
令牌传递过程
连接到DP网络的主站按节点地址的升序组成一个 逻辑令牌环。控制令牌从一个主站传递到下一个 主站。令牌提供访问总线的权利，并通过令牌帧 在主站间传递。具有HAS（highist address station) 的主站将令牌传递给具有最低总线地址的主站， 现成令牌环。
发送且请求数据须应答SRD
FDL-REPLY-UPDATE.request(SSAP, L-sdu, Servclass，Transmit)
FDL-REPLY-UPDATE.confirm (SSAP, Serv-class , Lstatus)
FDL-DATA-REPLY. request(DSAP, SSAP, Rem-add, L-sdu, Serv-class)
主站和从站初始化
上电后，主站和从站进入Offline状态，执行 自检。主站加载总线参数集，从站加载相 应的诊断响应信息，主站开始监听总线令 牌，从站等待主站对其设置参数
总线上令牌环的建立
主站准备好进入总线令牌环，处于听令牌 状态。在一定时间内主站如果没有听到总 线上有信号传递，就开始自己生成令牌并 初始化令牌环。然后该主站做一次对全体 可能主站地址的状态询问，根据收到应答 结果确定活动主站表和本主站所辖站地址 范围。LAS的形成即标志着令牌环初始化的 完成
前驱站PS（Previous Station)：传递令牌给自 己的站的地址
后继站NS(Next Station):将要传递令牌的目 的站地址
图示令牌传递
主从数据通信
Profibus-DP的工作过程
Profibus-DP的工作过程
1. 主站和从站初始化 2. 总线上令牌的建立 3. 与从站通信的初始化 4. 用户的交换数据通信
PROFIBUS-DP现场总线技术在HFW焊管机组电气系统中的应用
０ 前 言
随着 自动 化技Байду номын сангаас 的不 断提 高和发 展 ，越来 越
１ 机 组 电气 系统 的 Ｐ ＲｏＦ Ｂ — Ｉ ＵＳ ＤＰ总 线
１１ 电气 系统工作 原理 简介 ．
多 的现场 总线技 术应 用于 工业 现场 。现 场总线 作 为计 算机 、通讯 、仪 表仪 器及 控制 等技 术高 度集
成 和综合 的产 物 ，已成为 当今 自动化 领 域技术 发 展 的热点 。工业 现场 总 线 Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ — Ｐ系统 结 Ｒ ＦＢ Ｓ Ｄ
ｓａｉ ｎ ａ ｄ Ｓ —４ ０ Ｓ ｅ ｎ Ｌ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｓ ｍ ｏ ｏ ｅ ｔ ． ｕ ｏ ｎ ｃ ｉｎ ａ ｄ ｐ ｏ ｒ ｍ ｅ ｉ ｎ ｗ ｒ ｅ ａａ ｅｙ ｔ ｔ ｎ ７ ０ ｉｍｅ ｓ Ｐ Ｃ． ｎ ｈ ｙ ｔ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓ ｂ ｓ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｒ ｇａ ｄ ｓｇ ｅ ｅ ｓ ｐ ｒ ｔｌ ｏ ｅ ｏ
关键 词 ：Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ — Ｐ；ＭＭ４ ０变频 器 ；Ｐ Ｃ Ｒ ＦＢ Ｓ Ｄ ４ Ｌ
中图分类 号：Ｔ ９ ８ Ｅ ７
文 献标 志码 ：Ｂ
文 章编 号 ：１０ — ９８２ １）１０ ４— ６ ０ １３３ （０ １－ ０６ ０ １
Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ＲＯＦＩ ｐ ｉ ｔｏ ｆＰ ｃ ＢＵＳ ＤＰ Ｆ ｅｄ Ｂｕ ｃ ｎ ｌｇ － ｉｌ ｓＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｎ ＨＦＷ ｉ ｅＵｎ ｔ ｅ ｔｉａ ｙ ｔ ｍ Ｐ ｐ ｉｓＥｌｃｒｃ ｌ ｓｅ Ｓ
ｅ ｐ ｔ ｔｄ ｈ Ｐ ｘ ａ ｉ ｅ ．Ｔ ｅ ａ ＲＯＦ Ｂ Ｉ ＵＳ—ＤＰ ｆ ｌ ｂ ｓ ｓ ｓｅ ｐ ｓ ｅ ｓ ｓ ｓ ｖ ｒ ｌ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ，ｕ ｈ ａ ｉ ｌ ｔ ｃ ｕ ｅ ｍｕ ｈ ｅ ｄ ｕ ｙ ｔ ｍ ｏ ｓ ｓ ｅ ｅ ｅ ａ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｓ ｃ ｓ ｓｍｐｅ ｓｒ ｔｒ ， ｃ ｉ ｕ
Profibus-DP高压直流输电现场总线通信系统设计
摘 要 ：本文针对现场总线通信系统的现状，以 HCM3 0 0 0 高压直流控制保护平台为依托，提 出 了 将 Profibus-DP现场总线技术应用于 高压直流输电通信系统中，详细介绍了现场总线通信板卡ECM的软硬件设计，研 究 了 应 用 于 HCM3000平台 的运行时系统VxWorks和图形化 工 程 开 发 工 具 ViGET的设计和实现方法，并完成了整体测试和验证，对于高压直流输电工程具有重要的应用价值。
作者简介 王 理 想 （1 9 8 6 - ) ， 男，硕 士 研 究 生 ，助理 研 究 员 。研究方向为教 育技术，SDN, 大数据。 石 琳 （1 9 8 6 - ) , 女 ，硕士研究 生。研究方向为教育信息技术。 廖 永 红 （19 6 8 - ) ，男，硕 士 研 究 生 ，教授。研究方向为工业互联网、 大数据。
系建构一一 基 于 全 国 5 9 6 所 高 校 的 实 证 研 究 [J] . 中国电化教 育 ，2020 (08): 48-54. [5] 黄 慧 荣 . 德 国 “双元 制”职业教育考核评价体系的特点及启示 [J] . 中 国 多 媒 体 与 网 络 教 学 学 报 （中旬刊），2020 (07): 93-95. [6] 阳 军 ，殷 遇 骞 ，曾 帅 .高 等 职 业 院 校 教学 质量 评价与质 量保障 体 系 建 设 实 证 研 究 [J] . 高 教 学 刊 ，2020(24): 193-196.
参考文献 [1] 教 育 部 . 《教 育 信 息 化 十 年 发 展 规 划 （2011-2020年 ）》 [2] 教 育 部 . 教 育 部 关 于 印 发 《教 育 信 息 化 2 . 0 行动计划》 的通知
[EB/0L].h t t p ://,2018-04-18 [EB/OL]. h t t p : / /www.moe. / s 78/A16/moe_ 789/201203/
PROFIBUS-DP介绍
2
一、PROFIBUS-DP简介
DP是Decentralized Periphery（分布式外部设备）的缩写。 PROFIBUS-DP（简称为DP)主要用于制造业自动化系统中单元 级和现场级通信。特别适合PLC与现场级分布式I/O设备之间的 快速循环效据交换。DP是PROFIBUS中应用最广的通信方式。
7
三、PROFIBUS-DP设备的分类
PROFIBUS-DP网络的硬件由主站、从站、网 络部件和网络组态与诊断工具组成。网络部 件包括通信电缆、总线连接器、中继器、耦 合器，以及用于连接串行通信、以太网、AS-i、 EIB等网络系统的网络连接器。
PROFIBUS-DP设备分为以下3种不同类型的 站：
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4.2、PLC的PROFIBUS通信处理器
S7-200的PROFIBUS通信处理器为EM277，在网络中只 能作从站。
S7-300的PROFIBUS通信处理器为CP342-5、CP343-5 和有光纤接口的CP 342-5 FO。
S7-400的PROFIBUS通信处理器为CP443-5基本型、CP 443-5扩展型、IM 467和IM467-FO。CP 443-5支持冗余 的总线拓扑结构。
12
3.3、DP从站
DP从站是PROFIBUS网络上的被动节点，用于输入信息 的采集和输出信息的发送，DP从站只与它的DP主站交 换用户数据，向主站报告本地诊断中断和过程中断。典 型的从站设备是传感器、执行器和测量变送器。在DP通 信过程中，从站是被动的。
非智能型的分布式I/O没有程序存储和程序执行功能，通 信适配器或接口模块用来接收主站的指令，按主站指令 驱动I/O，并将I/O输入及故障诊断等信息返回给主站。
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。
西门子ProfiBusPA-DP总线设备及应用
北京华晟云联科技有限公司
• 5.AS-i总线
• AS-i 代表着执行器、传感器接口。使用两线为设置与输 入传送数据及电源。线圈输出等需使用附加的两芯电缆供 电。AS-i区别于其它工业总线，使用扁平电缆通讯，将连 接齿嵌入电缆。也可使用传统的IP67/、NEMA6 eurofast 连接件。AS-i系统包括一个主站接口，供电电源，最多31 个子站。整个系统长度不能超过100米，但可以自由分布， 没有分支规则和终端。AS-i适合于不需要昂贵总线的小型 网络。当需要简单的主-从总线连接分散的信息和I/O装置，
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• 3.Foundation Fieldbus • Foundation Fieldbus 针对过程自动化而设计，它
是通过数字、串行、双向的通讯方法来连接现场 装置的。Foundation Fieldbus通讯不是简单的数 字4-20mA信号，而是使用复杂的通讯协议，它可 连接能执行简单的闭环算法（如PID）的现场智 能装置。一个通讯段可配置32个现场装置，通讯 速度为每秒31。25kb,每段最大距离为1900米。
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• 6 智能温度变送器
• 西门子智能温度型号为7NG32130NN00；提供温度变送器PA信号。 SITRANS TH400 温度传送器是一个安装在 B 型接线盒中的小型现场 总线变送器。其功能广泛，能够精确地适应设备的需要。尽管设定选 项很多，但操作却非常简单。由于其采用了通用性的设计，所以能够 应用于各工业领域，并且很容易在全集成自动化应用中集成。 SITRANS TH400 在温度传感器中的安装使他们变成完整的总线测量 点，并且形成紧凑的单个装置。
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Profibus-DP现场总线控制系统应用案例
口 ）。
在 Ｏｖａｔｉｏｎ的 Ｓｔｕｄｉｏ中 打 开 相 应 总 线 的 配 置
总线端子接线原 则：端 子 ２１接 Ａ（－）输 入， 窗口，选 择 Ｒｏｔｏｒｋ设 备，添 加 到 操 作 区 域；双 击
端子 ２０接 Ａ（＋）输入；端子 ２３接 Ｂ（－）输入，端 Ｒｏｔｏｒｋ设 备 进 入 组 态 界 面，添 加 ｒｔｒｃ０８４５１＿３．
作者简介：郭培志（１９７４），高级工程师，从事工业、市政 等 行 业 水 处 理 工 程 控 制 系 统 的 设 计 与 管 理 等 工 作，ｎｊ＿ｇｕｏｐｚ ＠１６３．ｃｏｍ。
第 ８期 郭培志等．ＰｒｏｆｉｂｕｓＤＰ现场总线控制系统应用案例
６７５
图 １ Ｏｖａｔｉｏｎ系统阀岛配置界面
现场总线 （Ｆｉｅｌｄｂｕｓ）系 统 是 应 用 在 生 产 现 场 与微机化测量 控 制 设 备 之 间，实 现 双 向 串 行 多 节 点数字通信 的 系 统，被 称 为 开 放 式、数 字 化、多 点 通信 的 底 层 控 制 网 络 。 ［１］ ＰｒｏｆｉｂｕｓＤＰ总 线 是 专 为 ＰＬＣ／ＤＣＳ系统和 现 场 分 散 式 控 制 设 备 通 信 设 计 ，用 于 传 输 通 信 数 据 的 系 统 。
子 ２２接 Ｂ（＋）输入。
ｇｓｄ，建立模拟数据；完成组态（图 ２）。
图 ２ Ｏｖａｔｉｏｎ系统总线型电动执行机构配置界面
如图 ３所 示，Ｏｖａｔｉｏｎ系 统 的 两 块 冗 余 ＤＰ通 信卡同时读取 现 场 设 备 两 个 端 口 的 输 入 数 据，并 通过现场设备每个端口的通信状态点判断两个端 口的工作状况，两 路 数 据 输 入 Ｏｖａｔｉｏｎ系 统，哪 路 数据有效就读 取 其 数 据 并 显 示，如 果 两 路 数 据 都 有效，则模拟 量 取 平 均 值，开 关 量 数 值 一 致，就 无 需区分。当端口 １的 通 信 状 态 点 故 障 时，将 切 换 至端口 ２的数据；当端口 ２的通信状态点故 障时， 将切换至端口 １的数据；当两路都无效时，所有输 入数据都 变 为 坏 点。 冗 余 ＤＰ通 信 卡 的 输 出 （一 个数据源）将两组 相 同 的 数 据 同 时 送 到 执 行 机 构
Profibus DP现场总线及其在火电厂的应用
［ 摘
要］ 现场 总线作 为过程控制领域 的新技术 ， 应用 日益 成熟和广 泛。文章在论述 ＰｏｂｓＤ ｒ ｕ Ｐ总线通信协议和 网络构成的 ｉ ｆ
基础上 ， 分析 了现场总线控 制 系统在火电厂应用的 潜在 问题 和可行性 ， 列举 了 ＰｏｂｓＤ ｒ ｕ Ｐ应 用 实例。最后探 讨 了 ＰｏｂｓＤ ｉ ｆ ｒｆｕ Ｐ ｉ
目前 国际 上存 在 多种 总线 标 准 ，包 括 ＩＣ １５ Ｅ ６ １８—２ 、
Ｆｕｄｔｎ ｉｄｕ、 Ｐｏｂｓ Ｅｎ ｏ ｓ Ｈ Ｒ 、 Ｃ Ｎ 等 ｏ ０ｎａｏ Ｆｅ ｂｓ ｒ ｒ 、 ｏｗ ｒ 、 Ａ Ｔ ｉ ｌ ｆｕ ｋ Ａ
重要信号送人 Ｄ Ｓ Ｃ ，由 Ｄ Ｓ完成 联锁 和远程控 制；同时智 Ｃ
控制 回路 相 对 独 立 ，不 需 要 复 杂 协 凋 的 控 制 过 程 。 而 后 者
公开 、规范 的通信 协议 ，实 现信息 交换 和数据传 输 ，形 成
适应各 种实际需 要的 自动控制系统 。
几乎否定 了目前 Ｆ Ｓ Ｃ 在火 电厂 中取 代 Ｄ Ｓ Ｃ 成为 现场总线独
立应用 的可能性。所 以，现场总线只能作为 Ｄ Ｓ的一部分 ， Ｃ
ｃ ｎ ｔｔｔ ｆＰ ｏ ｂ ｓＤＰ ｒ ｅ ｃｉ ｅ ｎ ｔｅ ａ ｔ ｌ ｏ ｓｉ ｅ ｏ ｒ ｆ ｕ ｕ ｉ ａｅ ｄ ｓ ｒｂ ｄ ｉ ｈ ｒｉ ｅ．Ｓ ｍｅ ｐ ｔｎｉｌｐ ｂ ｅ ｎ ｅ ｓｂｌｔ ｌ ｎ ｍｅａｅ ｂ ｕ Ｓ’ ｃ ｏ ｏｅ ｔ ｒ ｌｍｓ ａ ｄ ｆａ ｉ ｉ ｙ ａ ｅｅ ｕ ｒ ｔｄ ａ ｏ ｔＦＣ ａ ｏ ｉ ａ ｐ ｉａｉｎ ｉ ｏ ｓｌｆ ｅ ｏ ｒｐ ａ ｔ ｎ ｈ ｎ ｈ ｏ ｓ ｔ ｐ ｌｃ ｔ ｎ ｆｒｔｅ ｆ ｓ ｉ ｓｄ ｓ ｕ ｓｄ ａ ｏ ｔｉ ｘｅ ｓｏ ｐ ｌｃ ｔ ｎ ｆｓ ｉ ｕ ｌｐ ｗｅ ｌｎ ．Ｉ ｔ ｅｅ ｄ ｔ ｅｄ ｍｅ ｉ ａ ｐ ｉａｉ ｏ ｒｔｔ ｏ ｃ ｏ ｈ ｉ ｍｅ ｉ ｉｃ ｓｅ ｂ ｕ ｔ ｅ ｔｎ ｉｎ ｓ ａ ｅ ｐ ｅ ｓ ｎｄ ｄ ｅ ｎ ｓ ． Ｋｅ ｒ ｓ： ｅ ｄ ｂ ｓ ｃ ｍ ｕ ｉａｉｎ ｐ ｏｏ ｏ ； ｅ ｏ ｋ； ｅ ｄ ｂ ｓｃ ｎｒ ｌｓ ｓｅ ｙ ｗｏ ｄ ｆ ｌ ｕ ； ｏ ｉ ｎ ｃ ｔ ｒ ｔｅ ｌ ｎ ｔ ｒ ｆ ｌ ｕ ｏ ｔ ｙ ｔｍ ｏ ｗ ｉ ｏ
PROFIBUS总线技术
二、 PROFIBUS-DP通信协议
❉ PROFIBUS-DP的数据链路层
2.系统结构
一个DP系统既可以是一个单主站结构，也可以是一个多主站结构。主站和 从站采用统一编址方式，可选用0~127共128个地址，其中127为广播地址。一个 PROFIBUS-DP网络最多可以有127个主站，在应用实时性要求较高时，主站个数一 般不超过32个。
2）PROFIBUS-PA：对于安全性要求较高的场合，制定了PROFIBUS-PA协议， PA具有本质安全特性，它实现了IEC6ll58-2规定的通信规程。
3）PROFIBUS-FMS：它的设计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。
二、 PROFIBUS-DP通信协议
❉ PROFIBUS-DP的数据链路层
3.总线访问控制
PROFIBUS-DP系统的总线访问控制要保证两个方面的需求：一方面，总线主 站节点必须在确定的时间范围内获得足够的机会来处理它自己的通信任务；另一 方面，主站与从站之间的数据交换必须是快速且具有很少的协议开销。
PROFIBUS-DP主要的传输介质有屏蔽双绞线和光纤两种，目前 屏蔽双绞线以其简单、低成本、高速率等特点成为市场主流。
二、 PROFIBUS-DP通信协议
❉ PROFIBUS-DP的物理层
1.拓扑结构
PROFIBUS-DP的拓扑结构主要有总线型和树型两种。
（1）总线型拓扑结构 PROFIBUS 系统是一个两 端有
谢谢！
通信速率 9.6kbit/s 19.2kbit/s 45.45kbit/s 93.75kbit/s 187.5kbit/s 500kbit/s 1.5Mbit/s 3Mbit/s 6Mbit/s 12Mbit/s
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。
PROFIBUS-DP现场总线技术
PROFIBUS-DP现场总线技术PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery）是德国西门子（Siemens）公司于1992年发布的工业自动化现场总线协议，该协议通常用于自动化控制领域中，用于实现控制器与现场设备（如传感器、执行机构等）的通讯。
PROFIBUS-DP技术结构PROFIBUS-DP是一个基于Master/Slave的现场总线，其技术结构由Master站和Slave站组成。
Master站负责控制和管理总线上的所有Slave站，并且可以向Slave站发送指令；Slave站则负责将现场设备的状态信息发送给Master站，或根据Master站的指令进行相应的控制。
此外，PROFIBUS-DP的技术结构中还包括总线的物理层、数据链路层和应用层。
总线的物理层：PROFIBUS-DP支持RS485和光纤等多种物理媒介，其中最常用的是RS485。
数据链路层：数据链路层负责控制数据帧的传输，为数据传输提供错误检测和纠正机制。
PROFIBUS-DP的数据链路层支持多种传输速率，包括9.6kbit/s、19.2kbit/s、45.45kbit/s、93.75kbit/s和187.5kbit/s等。
应用层：应用层定义了Master和Slave之间的通讯规范和数据格式。
PROFIBUS-DP的应用层支持多种通讯方式，包括请求/响应、发布/订阅等，同时支持多种数据格式，包括二进制、十进制、浮点数等。
PROFIBUS-DP的特点1.速度快PROFIBUS-DP最高速度可达到12Mbit/s，远高于一般总线（如Modbus、CAN等）的速度。
2.可靠性高PROFIBUS-DP采用了多级校验、纠错和恢复机制，可以保障数据传输的准确性和可靠性。
3.灵活性好PROFIBUS-DP支持多种物理媒介、多种传输速率和多种通讯方式，为不同的应用场景提供了灵活的选择。
4.易于操作和维护PROFIBUS-DP的硬件和软件都是标准化的，操作和维护相对简单方便。
PROFIBUS-DP现场总线的结构
Profibus的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证，并经实际应用验证具有普遍性。
目前已广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等领域。
Profibus由3个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分布I/O系统）、PROFIBUS-PA（Process Automation，现场总线信息规范）和PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification，过程自动化）。
PROFIBUS-DP是一种高速、低成本通信，专门用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。
使用PROFIBUS-DP可取代24V DC或4~20mA信号传输。
PORFIBUS-PA专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构连在一根总线上，并有本质安全规范。
PROFIBUS-FMS用于车间级监控网络，是一个令牌结构的实时多主网络。
1．PROFIBUS的协议结构PROFIBUS协议结构是根据ISO7498国际标准，以OSI作为参考模型的。
PROFIBUS-DP定义了第1、2层和用户接口。
第3到7层未加描述。
用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为。
PROFIBUS-FMS定义了第1、2、7层，应用层包括现场总线信息规范（FMS）和低层接口（LLI）。
FMS包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务；LLI协调不同的通信关系并提供不依赖设备的第2层访问接口。
PROFIBUS-PA的数据传输采用扩展的PROFIBUS-DP协议。
另外，PA还描述了现场设备行为的PA行规。
根据IEC1157-2标准，PA的传输技术可确保其本质安全性，而且可通过总线给现场设备供电。
使用连接器可在DP上扩展PA网络。
2．PROFIBUS的传输技术PROFIBUS提供了三种数据传输型式：RS-485传输、IEC1157-2传输和光纤传输。
PROFIBUSDP介绍与PLC配置
PROFIBUS-DP的设备分类
• PROFIBUS可以使用多种通信媒体，例如带屏蔽的双绞线、光纤、红 外线、导轨及混合方式。传输速率为9.6kbit/s—12Mbit/s。
• PROFIBUS网络的硬件由主站、从站、网络部件和网络组态与诊断工 具组成。PROFIBUS-DP设备分为以下三种不同类型的站：
(8)双击被组态的S7-300，在弹出的“DP 从站属性”对话框中，选择“组态” 选项卡，单击“编辑”，进行主站的输入/输出地址区的编辑。
机电工程系
任务2.2 基于多个S7-300与WinCC的 DP网络构建与运行
机电工程系
任务2.2 基于多个S7-300与WinCC的 DP网络构建与运行
CPU 313C-2 DP
CPU 313C-2 DP
PROFIBUS-DP
硬件连接示意图
机电工程系
任务2.2 基于多个S7-300与WinCC的
五、硬件组态
DP网络构建与运行
（一）：S7-300与S7-300的PROFIBUS-DP连接组态
PROFIBUS-DP网络组态
CPU 313C-2 DP
CPU 313C电工程系
PROFIBUS-DP的结构与硬件
PROFIBUS是目前国际上通用的现场总线标准之一， 在2006年10月成为我国首个现场总线国家标准。 PROFIBUS是不依赖生产厂家的、开放式的现场总线， 可以用于分布式I/O设备、传动装置、PLC和基于PC 的自动化系统。 现场总线：安装在制造和过程区域的现场装置与控制 室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信 的数据总线
机电工程系
PROFIBUS-DP的设备分类
2.2类DP主站（DPM2） 是DP网络中的编程和管理设备。DPM2除了具有1类主站的功能外，还可 以读取DP从站的输入输出数据和当前的组态数据。
PROFIBUS现场总线由哪部分组成_PROFIBUS协议结构
PROFIBUS现场总线由哪部分组成_PROFIBUS协议结构PROFIBUS现场总线由哪部分组成PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。
广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等其他领域自动化。
PROFIBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP （Decentralized Periphery）、PROFIBUS-PA（Process Automation）、PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification）。
（1）PROFIBUS-DP：是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。
使用PROFIBUS-DP可取代24VDC或4-20mA信号传输。
主站和从站之间采用轮询的通讯方式，主要应用于自动化系统中单元级和现场级通信。
（2）PROFIBUS-PA：专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并有本征安全规范。
电源和通信数据通过总线并行传输，主要用于面向过程自动化系统中单元级和现场级通讯。
（3）PROFIBUS-FMS：用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。
定义了主站和主站之间的通讯模型，主要用于自动化系统中系统级和车间级的过程数据交换。
PROFIBUS协议结构PROFIBUS协议结构是根据ISO7498国际准，以开放式系统互联网络（Open System Interconnection-SIO）作为参考模型的。
OSI模型是现场总线技术的基础。
对于工业控制底层网络来说，单个节点面向控制的信息量不大，信息传输的任务相对比较简单，但实时性、快速性的要求较高。
现场总线采用的通信模型大都在OSI模型的基础上进行了不同程度的简化。
（1）PROFIBUS-DP：定义了第1、2层和用户接口。
第3到7层未加描述。
用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP 设备的设备行为。
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PROFIBUS-DP现场总线的结构及应用
Profibus 的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170 作保证，并经实
际应用验证具有普遍性。
目前已广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和
楼宇、交通电力等领域。
Profibus 由3 个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分布I/O 系统）、PROFIBUS-PA（Process Automation，现场总线信息规范）和PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification，过程自动化）。
PROFIBUS-DP 是一种高速、低成本通信，专门用于设备级控制系统与分散
式I/O 的通信。
使用PROFIBUS-DP 可取代24V DC 或4～20mA 信号传输。
PORFIBUS-PA 专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构连在一根总线上，
并有本质安全规范。
PROFIBUS-FMS 用于车间级监控网络，是一个令牌结构的
实时多主网络。
1．PROFIBUS 的协议结构PROFIBUS 协议结构是根据ISO7498 国际标准，以OSI 作为参考模型的。
PROFIBUS-DP 定义了第1、2 层和用户接口。
第3
到7 层未加描述。
用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，
并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP 设备的设备行为。
PROFIBUS-FMS 定义了第1、2、7 层，应用层包括现场总线信息规范（FMS）和低层接口（LLI）。
FMS 包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务；LLI 协
调不同的通信关系并提供不依赖设备的第2 层访问接口。
PROFIBUS-PA 的数
据传输采用扩展的PROFIBUS-DP 协议。
另外，PA 还描述了现场设备行为的
PA 行规。
根据IEC1157-2 标准，PA 的传输技术可确保其本质安全性，而且可
通过总线给现场设备供电。
使用连接器可在DP 上扩展PA 网络。
2．PROFIBUS 的传输技术PROFIBUS 提供了三种数据传输型式：RS-485 传。