PROFIBUS总线
关于PROFIbus总线
关于PROFIbus总线（１）三种PROFIBUS(DP．FMS．PA)均使用一致的总线存取协议。
该协议是通过OSI参考模型第二层（数据链路层）来实现的。
它包括了保证数据可靠性技术及传输协议和报文处理。
（２）在PROFIBUS中，第二层称之为现场总线数据链路层（Fieldbus Data Link - FDL）。
介质存取控制（Medium Access Control - MAC）具体控制数据传输的程序，MAC必须确保在任何一个时刻只有一个站点发送数据。
（３） PROFIBUS协议的设计要满足介质控制的两个基本要求：①．在复杂的自动化系统（主站）间的通信，必须保证在确切限定的时间间隔中，任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务。
②．在复杂的程序控制器和简单的I/O设备（从站）间通信，应尽可能快速又简单地完成数据的实时传输。
因此，PROFIBUS总线存取协议，主站之间采用令牌传送方式，主站与从站之间采用主从方式。
（４）令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的时间内得到总线存取权（令牌）。
在PROFIBUS中，令牌传递仅在各主站之间进行。
（５）主站得到总线存取令牌时可与从站通信。
每个主站均可向从站发送或读取信息。
因此，可能有以下三种系统配置：①．纯主－从系统②．纯主－主系统③．混合系统（６）以一个由３个主站．７个从站构成的PROFIBUS系统为例。
３个主站之间构成令牌逻辑环。
当某主站得到令牌报文后，该主站可在一定时间内执行主站工作。
在这段时间内，它可依照主－从通讯关系表与所有从站通信，也可依照主－主通讯关系表与所有主站通信。
（７）在总线系统初建时，主站介质存取控制MAC的任务是制定总线上的站点分配并建立逻辑环。
在总线运行期间，断电或损坏的主站必须从环中排除，新上电的主站必须加入逻辑环。
（８）第二层的另一重要工作任务是保证数据的可靠性。
PROFIBUS第二层的数据结构格式可保证数据的高度完整性。
（９）PROFIBUS在第二层按照非连接的模式操作，除提供点对点逻辑数据传输外，还提供多点通信，其中包括广播及选择广播功能。
《PROFIBUS总线》课件
楼宇自动化
Profibus用于智能建筑和楼宇自动化系统，实现 照明、空调、安防等系统的集中控制和管理。
PART 02
Profibus总线的工作原 理
REPORTING
数据传输方式
串行通信
Profibus总线采用串行通信方式，数 据在总线上按位传输，按顺序排列。
Profibus总线技术将不断完善行业标准与规范，促进 技术的普及和应用。
详细描述
为了推动Profibus总线技术的普及和应用，相关的行 业标准和规范将不断完善，以确保技术的可靠性和互 操作性，同时也有助于技术的推广和交流。
THANKS
感谢观看
REPORTING
异步传输
Profibus总线采用异步传输方式，数 据传输速率可变，不受时钟信号控制 。
通信协议
主从结构
Profibus总线采用主从通信协议，主设备发起通信请求，从设备响应请求并发送数据。
寻址机制
Profibus总线采用寻址机制，主设备通过地址码选择从设备进行通信。
总线拓扑结构
线形结构
Profibus总线可以采用线形结构，设备串 联在总线上，首尾设备可连接至总线。
应用领域的拓展
总结词
Profibus总线技术的应用领域将不断拓展，从传统的制 造业向其他行业延伸。
详细描述
随着技术的进步和应用需求的增长，Profibus总线技术 的应用领域将不再局限于传统的制造业，而是向能源、 环保、城市管理等领域拓展，实现更广泛的自动化控制 和数据交互。
行业标准与规范
总结词
VS
树形结构
Profibus总线也可以采用树形结构，设备 并联在总线上，分支可连接至总线。
Profibus现场总线
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。
PROFIBUS被广泛的应用于制造自动化、过程自动化、楼宇自动化、交通管 理自动化、电子工业和电力输送等行业。
PROFIBUS技术的发展经历了如下过程:
因此，可以毫不夸张地说，采用PROFIBUS 现场总线的一 代过程控制系统必将成为保证电厂安全可靠运行的生力军
谢谢！
智能站间的通信
PROFIBUS的总线存取控制机制
一、概述
1、基本特性 • DP、FMS、PA等3种均使用一致的总线存取协议。 • 数据链路层(Fieldbus Data Link，FDL) ：保证数据可靠性技术、传输 协议和报文处理。 • 介质存取控制(Medium access controI,MAC)具体控制数据传输程序， 确保任何时刻只有一个站点发送数据。 2、PROFIBUS协议满足介质控制的2个基本要求： 1)复杂系统(主站)间的通信，须保证限定时间间隔中，任一个站点要有 足够时间完成通信任务。
为解决车间级通用性通讯任务、提供大量通讯服务、完成 中等传输速率的环与非循环通讯任务而设计的
• PROFIBUS-PA（Progress Automation 过程自动化）
专门为过程自动化而设计的
PROFIBUS通பைடு நூலகம்模型
PROFIBUS通讯模型
• PROFIBUS通信模型参照了ISO/OSI参考模型的第1层 （物理层）和第2层（数据链路层），其中FMS还采
PROFIBUS的三个子集：
• PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery 分散外 围设备）
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。
PROFIBUS-DP总线连接器终端电阻的作用
PROFIBUS-DP总线连接器终端电阻的作用
1. PROFIBUS 总线是紫色的屏蔽双绞线，两芯线分别是红色和绿色，和总线连接器连接的时候要按颜色来接线，一般A1、A2 为绿色，B1、B2 为红色。
2. PROFIBUS 总线上的设备都是一进一出串联起来的（A1-A2、B1-B2），所以终端的两个设备都是接总线连接器的进线端（A1 和B1，A2 和B2 悬空），
中间的设备都是进线接A1、B1，出线接A2、B2。
3. 终端电阻拨码的位置是两端的设备（就是只有进线的设备）打到ON 的位置，中间的设备打到OFF 的位置。
原因如下：每个总线连接器上都有一个200 欧姆的终端电阻，只有两端的设备才需要连接终端电阻，目的是总线上的阻抗
匹配，减少信号衰减，当终端电阻在ON 的位置时，A1、B1 和终端电阻连通，和A2、B2 断开，当终端电阻在OFF 的位置时，A1、B1 和终端电阻断开，和A2、B2 连通。
4. 接线完毕之后，最好用万用表来检查一下接线，A1、B1 和总线连接器前面的管角3 和8 是连通的，所以你需要把两端插头的管角3 之间和管角8 之间量一下是否连通，然后3 和8 之间的电阻是否在110 欧姆左右（因为两端都连接终端电阻，相当于两个220 欧姆的电阻并联）。
tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。
仅供参阅！。
Profibus总线的特点和应用
Profibus总线的特点和应用Profibus总线协议是基于OSI模型的，文介绍Profibus总线特点、Profibus总线的三个版本及Profibus总线的应用，对大家深化了解现场总线技术很有关心。
Profibus总线是德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线标准。
由Profibus-DP、Profibus-FMS、Profibus-PA组成，Profibus-DP 型用于分散外设简洁高速数据传输，适合于加工自动化领域的应用。
Profibus-FMS为现场信息规范，适用于纺织、楼宇自动化、可编程掌握器、低压开关等。
Profibus-PA用于过程自动化的总线类型：它遵循IEC1158-2标准。
Profibus是唯一全集成H1(过程)和H2(工厂自动化)的现场总线解决方案，是一种国际化的、不依靠于设备制造商的开放式现场总线标准。
它广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化、楼宇自动化以及交通、电力等其他自动化领域。
采纳Profibus标准系统，不同制造商所生产的设备不需对其接口进行特殊调整就可通信，Profibus可用于高速并对时间有苛刻要求的数据传输，也可用于大范围的简单通信场合。
1、Profibus总线特点Profibus作为业界最胜利、应用最广泛的现场总线技术，除具有一般现场总线的一切优点外，还有很多自身的特点，详细表现如下：①最大传输信息长度为255字节，最大数据长度为244字节，典型长度为120字节。
②网络拓扑为线型、树型或总线型，两端带有有源的总线终端电阻。
③传输速率取决于网络拓扑和总线长度，从9.6kbps到12Mbps不等。
④站点数量取决于信号特性，如使用屏蔽双绞线，每段可以接入32个站点(无转发器)，最多可以接入127个站点(带转发器)。
⑤传输介质为屏蔽/非屏蔽式光缆。
⑥当用双绞线时，传输距离最长可达9.6km，用光缆时最大传输长度为90km。
⑦Profibus-DP和Profibus-FMS的传输技术为RS-485方式、Profibus-PA 遵守IEC1158-2传输标准和光缆传输。
ProfiBus现场总线标准
7
PROFIBBUS PA
8
Level of Data Integration
信息
Open
现场设备层
Modular
控制层
Embedded
设备层
车间监控
企业管理
9
PROFIBUS技术的发展
PROFIBUS技术的发展经历了如下过程: 1986年由德国SIEMENS公司等13家企业和5家研究
机构联合开发（来源于Foundation Fieldbus）； 1989年成为德国工业标准DIN19245； 1996年成为欧洲标准EN50160V.2(PROFIBUS-
由于西门子公司大力推广，市场占有率为首位。
来源于FF，有众多控制设备生产厂商支持,兼容性强。
6
PROFIBUS技术的发展
在最初的几年，PROFIBUS发展的重点 在于通信技术而现在侧重于系统集成和系 统工程等方面，尤其是侧重于应用行规的 研究开发。这些行规使PROFIBUS 成为唯 一能够全面覆盖工厂自动化和过程自动化 应用的现场总线。
4.2 PROFIBUS家族及其应用
20
PROFIBUS家族成员
IEC61784“工业控制系统中与现场总线有关的连续和分散制 造业中用行规（profile）集”中规定，PROFIBUS家族被定为 CPF3（Communication pro），家族3又被细分为3种类型：
2007.2 V2.0
现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua
5
作为众多现场总线家族的成员之一，ProfiBus是在 欧洲工业界得到最广泛应用的一个现场总线标准，也 是目前国际上通用的现场总线标准之一。
ProfiBus是属于单元级、现场级的SIMITAC网络， 适用于传输中、小量的数据。
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。
PROFIBUS现场总线
RS-485总线段的结构
VP（6）
390Ohm
390Ohm
总线终端 电阻开关
220Ohm
220Ohm
390Ohm
……
390Ohm
DGND（5） 站点数 Max：32个
连接PROFIBUS电缆
1. 传输序列 半双工、异步、无间隙同步 NRZ（不归零）编码 1个字符祯 = 1个起始位、8个数据位、1个奇偶校验
PROFIBUS第1层的另一种类型是通过光纤导体中光的 传输来传送数据。
站与站之间的距离最大到15km。 用玻璃或塑料纤维制成的光纤电缆。 玻璃光纤能处理的连接距离达到15km，而塑料光纤
只能达到80m（最新的塑料光纤能达到900m）。 距离较远或电磁干扰较大时使用。
4.2.3 光纤传输技术（用于DP和FMS） 1.总线导线 塑料纤维光纤，一般在百米以下使用 玻璃纤维光纤，一般在千米以下使用
光纤总线终端） 一个不带集成纤维光缆接头的PROFIBUS站或
一个RS-485段可以通过OBT连接到一个光纤电 路。
4.3 PROFIBUS的总线存取控制机制
PROFIBUS(DP、FMS、PA)均使用一致的总线存取协 议，通过模型的第2层来实现。
数据链路层(Fieldbus Data Link，FDL) ：保证数 据可靠性技术、传输协议和报文处理。
PROFIBUS-PA的数据传输
4.2.2 用于PA的IEC61158-2传输技术 2. 传输电缆 采用屏蔽/非屏蔽双绞线 4种电缆类型 总线长度：200-1900米
3. PA的总线连接
4. 拓扑结构
Profibus-PA的网络拓扑 树型、总线型和混合型
Profibus 总线及其应用
称为FDL层 (现场总线数据链路层)。
特点 PROFIBUS只使用了ISO/OSI的第1层、第2层和 第7层，另外外加一个用户层（Profile，即行 规），这样做大大简化了协议结构，提高了数 据传输效率，符合工业自动化实时性高、数据 量小等特点的要求。
• 物理层
物理层定义了“物理的”（即电气的和机械 的）特性，在这其中包括编码类型和传输标 准。在发送端，物理层从数据链路层接收数 据，对它们进行编码，必要时通过添加通信 成帧信息（封装），并将所形成的物理信号 传输到物理介质上。在接收端，信号被一个 或多个节点所接收，物理层先对这些数据进 行译码，必要时去掉通信成帧信息，然后再 把它们传输给数据链路层。
物理层
RS485传输技术 这是一种简单的、低成本的传输技术，它使用有一 对导体的屏蔽双绞线铜质电缆，主要用于需要高传 输速率的任务。RS485传输技术使用比较普遍。 其总线结构允许随时增加或拆除站或逐步投运系统 而不影响其他的站。 RS485-IS 这是一种根据众多用户要求而开发的最新的支持在 本质安全区域中使用的具有快速传输速率的 RS485。在相互连接时，为了保证安全功能，此 接口的规范规定所有站点必须遵守一定的电压和电 流标准。在连接活动站点时，所有站点的电流总和 不得超过最大允许的电流。
Profibus 总线及其应用
（一）
PROFIBUS概述
• PROFlBUS (Process Fieldbus)是一种国际化、开放、不
依赖于生产商的现场总线标准。它广泛应用于制造业自 动化、过程自动化和楼宇、交通、电力等其他自动化领 域。 • PROFIBUS技术的发展经历: 1987年,德国SIEMENS等18家企业和研究机构联合开发；
profibus总线的物理层传输方式
profibus总线的物理层传输方式PROFIBUS标准物理层提供了3种传输方式：适合PROFIBUS-DP现场总线的RS-485传输方式、适合PROFIBUS-PA现场总线的本质安全传输方式和光纤传输方式。
对于PROFIBUS-DP，其物理层采用RS-485作为传输方式。
RS-485又被称为H2，是PROFIBUS最常用的一种传输技术，传输介质采用的电缆是屏蔽双绞线。
RS-485传输技术的基本特征有以下几点：传输速率为
/s~12Mbit/s；网络拓扑结构为线性总线，总线两端加有有源终端电阻；每个分段最多可以连接32个从站，若使用中继器则最多可获得127个从站；连接时最好使用9针D型接头。
此外，当系统选用总线拓扑结构时，传输数据的速率最高可达12Mb/s。
当网络范围扩大或接入的设备数大于32个时，可使用中继器将不同的网段连接起来。
如需了解更多关于profibus总线的物理层传输方式的信息，建议查阅相关论坛教学资料或者咨询专业技术人士获取帮助。
profibusdp总线连接问题及终端电阻状态
profibusdp总线连接问题及终端电阻状
态
profibusdp总线连接问题及终端电阻状态
1、profibus总线是紫色的屏蔽双绞线，两芯线分别是红色和绿色，和总线连接器连接的时候要按颜色来接线，一般A1、A2为绿色，B1、B2为红色。
2、profibus总线上的设备都是一进一出串联起来的，所以终端的两个设备都是接总线连接器的进线端（A1和B1），中间的设备都是进线接A1、B1，出线接A2、B2.
3、终端电阻拨码的位置是两端的设备（就是只有进线的设备）打到ON的位置，中间的设备打到OFF的位置，原因如下，每个总线连接器上都有一个200欧姆的终端电阻，只有两端的设备才需要连接终端电阻，目的是总线上的阻抗匹配，减少信号衰减，当终端电阻在ON的位置时，A1、B1和终端电阻联通，和A2、B2断开，当终端电阻在OFF的位置时，A1、B1和终端电阻断开，和A2、B2联通。
4、接线完毕之后，你最好拿万用表来检查一下接线，A1、B1和总线连接器前面的管脚3和8是联通，所以你需要把两端插头的
管脚3之间和管脚8之间量一下是否连通，然后3和8之间的电阻是否在110欧姆左右（因为连端都连接终端电阻，相当于两个220欧姆的电阻并联）。
现场总线技术-4-Profibus
Pressure
Temperatur e Leve
l
4.2.3 光纤传输技术（用于DP和FMS）
PROFIBUS第1层的另一种类型是通过光纤导体中光的
传输来传送数据。
站与站之间的距离最大到15km。 用玻璃或塑料纤维制成的光纤电缆。 玻璃光纤能处理的连接距离达到15km，而塑料光纤
连接PROFIBUS电缆
1. 传输序列
半双工、异步、无间隙同步 NRZ（不归零）编码 1个字符祯 = 1个起始位、8个数据位、1个奇偶校验
位、1个停止位
二进制 “1” 对应于RXD/TXD-P线上的正电位，而在
RXD/TXD-N线上为负电位
各报文之间的空闲（idle）状态对应于二进制的
4种电缆类型
总线长度：200-1900米
3. PA的总线连接
4. 拓扑结构 Profibus-PA的网络拓扑
树型、总线型和混合型
4. 拓扑结构
树型结构是典型的现场安装技术，现场分配
器负责连接现场设备与主干总线，所有连接 在现场总线上的设备通过现场分配器进行并 行切换。
4.2.1 用于DP和FMS的RS-485传输技术
4.2.2 用于PA的IEC61158-2传输技术
4.2.3 光纤传输技术
4.2.1 用于DP和FMS的RS-485传输技术
Profibus最常用的传输技术 采用屏蔽双绞电缆连接（符合EIA RS-485标准)
总线段的两端各有一个终端器
现场 设备 I 控制室 现场 多路分配 器 I IEC61158-2 I 现场设备 终端电阻 非本质安全区 本质安全区 PROFIBUS-PA/ 终端电阻 I 现场 设备 I 现场 设备
PROFIBUS现场总线介绍
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
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
现场总线技术及应用课件：Profibus总线
Profibus总线
能力目标 (1) 掌握PLC和其他设备Profibus DP通信的建立方法。 (2) 掌握Profibus DP通信组态时的易错问题。
Profibus总线
5.1 Profibus总线概述
5.1.1 Profibus总线简介 Profibus是西门子公司的现场总线标准，它是Process
Fieldbus的缩写。目前，它是在国内应用范围最广的现场总 线，尤其是Profibus DP在国内工厂自动化和流程自动化的占 比非常高。Profibus现场总线接线简单，通信速度高，通信 过程稳定，西门子的PLC加上Profibus DP的通信协议几乎是 所有工业现场的首选，再加上后来的Profinet工业以太网协 议，它们都获得了设计人员、操作人员的广泛认可。
Profibus总线
Profibus包含Profibus DP、Profibus FMS和Profibus PA， 以及后来推出的Profidrive、Profisafe、Profinet等，它们囊括 了车间级和现场级的应用层次。
Profibus DP设计用于设备级应用，它主要用于完成PLC、 传感器、执行器(电机、电磁阀等)的通信任务，通信速度最 高可达12 Mb/s。Profibus DP包含了DP V0、DP V1和DP V2 三个版本，是目前国内应用最多的通信协议。本章实验也是 以Profibus DP为例。
Profibus总线
Profibus总线
5.1 Profibus总线概述 5.2 西门子S7-300 PLC与施耐德ATV930变频 器的Profibus DP通信 小结 思考与习题
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。
profibus总线应用实例
Profibus总线应用实例一、引言1.1 什么是Profibus总线1.2 Profibus总线的优势二、Profibus总线在工业自动化中的应用2.1 工业自动化概述2.2 Profibus总线在工业自动化中的作用三、Profibus总线的基本原理3.1 Profibus总线的结构3.2 Profibus总线的通信方式3.3 Profibus总线的传输速率3.4 Profibus总线的网络拓扑结构四、Profibus总线在电力行业的应用实例4.1 电力行业的特点和需求4.2 Profibus总线在电力行业中的应用案例五、Profibus总线在制造业中的应用实例5.1 制造业的特点和需求5.2 Profibus总线在制造业中的应用案例六、Profibus总线在化工行业的应用实例6.1 化工行业的特点和需求6.2 Profibus总线在化工行业中的应用案例七、Profibus总线未来的发展趋势7.1 5G与工业互联网的融合7.2 Profibus总线在工业互联网中的角色八、结论一、引言1.1 什么是Profibus总线Profibus（Process Field Bus）是一种用于工业自动化领域的通信总线标准，它由德国NAMUR组织、SIEMENS和ABB等公司共同制定并推广。
Profibus总线广泛应用于工业控制系统、制造业、电力行业和化工行业等领域。
1.2 Profibus总线的优势Profibus总线具有高性能、可靠性强、扩展方便等优势。
它可以实现多种不同类型的设备之间的通信，是工业自动化中至关重要的技术。
二、Profibus总线在工业自动化中的应用2.1 工业自动化概述工业自动化是指通过各种自动化设备和系统来实现生产过程中的控制，提高生产效率和质量。
工业自动化可以广泛应用于制造过程中的控制、监控、测量、数据采集等环节。
2.2 Profibus总线在工业自动化中的作用Profibus总线可以用于连接各种工业自动化设备，如传感器、执行器、控制器等。
- 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)。
Freeze控制命令。
User_Prm_Data:DP从站参数数据 (User_Prm_Data)
为DP从站规定了有关应用数据。
（2）组态数据(Chk_Cfg) 在组态数据报文中，DP主站发送标识符格式
给DP从站，这些标识符格式告知DP从站要被 交换的输人/输出区域的范围和结构。
这些区域 (也称 "模块")是按DP主站和DP从
(1)总体说明
(2)DP主设备相关规格 (3)从设备的相关规格
思考：
1.数据链路层提供哪些数据服务？ 2.一类主站包括哪些设备？ 3.DP从站初始化包括哪些内容？
4.二类主站包括哪些设备？
6.4 PROFIBUS的总线存取控制机制
6.4.1
6.4.2
概述
PROFIBUS-DP技术简介
6.4.3 PROFIBUS-PA技术简介
可诊断的设备;
2)第一类DP主站 (DPMl):中央可编程控制器，
如PLC、PC等;
3)DP从站:带二进制或模拟输人输出的驱动器、
阀门等。
(4)诊断功能
分为3类:
本站诊断操作:诊断信息表示本站设备的一般
操作状态，如温度过高，电压过低。
模块诊断操作:诊断信息表示一个站点的某具
2.DP从站：
PLC、分散式I/O、驱动器、传感器、执行机
构等现场设备。
DP从站只与装载此从站的参数并组态它的DP
主站交换用户数据。DP从站可以向此主站报 告本地诊断中断和过程中断。
3.DP主站 (2类)
2类DP主站是操作元工作站、编程装置，诊断和管理
设备，完成各站点的数据读写、系统配置、故障诊 断等。
2.通信对象和对象字典 (OD)
对象字典包括描述、结构和数据类型以及通
信对象的内部设备地址和它们在总线上的标 志 (索引或名称)之间的关系。
1)头:包含对象字典结构的有关信息; 2)静态数据类型表:所支持的静态数据类型列
表;
3)变量列表的动态列表:所有已知变量表列表; 4)动态程序列表:所有已知程序列表。
6.4.4 PROFIBUS-FMS技术简介
6.4.1 概述
3种PROFlBUS(DP、FMS、PA)均使用一致的总线
存取协议。
数据链路层(Fieldbus Data Link，FDL) ：保
证数据可靠性技术、传输协议和报文处理。
介质存取控制 (Medium access controI，MAC)
数集给DP从站。
(2)Data一Exchange 循环地与指定DP从站进行输人/输出数据交换。
(3)Slave_Diag
在启动期间或循环的用户数据交换期间，读
取DP从站的诊断信息。
(4)Global_Control DP主站将它的运行状态告知给各DP从站；将
控制命令发送给个别从站或规定的DP从站组， 以实现输出数据和输人数据的同步 (Sync和 Freeze命令)。
体I/O模块出现故障 (如8位的输出模块)。
通道诊断操作:诊断信息表示一个单独的输人
输出位的故障 (如输出通道7短路)。
(5)系统配置
PROFIBUS-DP允许构成单主站或多主站系
统，这就为系统配置组态提供了高度的 站点地址和输人输出数据的格式，诊断 信息的格式以及所使用的总体参数。
灵活性。系统配置的描述包括:站点数目、
令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的
时间内得到总线存取权 (令牌)。在PROFIBUS
中，令牌传递仅在各主站之间进行。
主站得到总线存取令牌时可与从站通信。每个
主站均可向从站发送或读取信息。
3种系统配置：纯主-从系统
纯主-主系统
混合系统
PROFIBUS总线存取控制机制
6.4.2 PROFIBUS-DP技术简介
4)在潜在的爆炸区使用防爆型 "本质安全"或
"非本质安全"。
3. PROFlBUS-PA总线的数据传输
PROFIBUS-PA使用PROFIBUS-DP的基本功 能传输测量值和状态，使用PROFIBUS-DP扩展 功能对现场设备设置参数及操作。
传输采用基于IEC6l158-2的两线技术。 PROFIBUS总线存取协议 (第2层)和IEC6l1589技术 (第1层)之间的接口在DIN19245系列标 准的第4部分中作了规定。
在一个硬件模块中形成一个DP组合设备。
这样的设备是很常见的，一些典型的设备组
合如下:
（1）l类DP主站与2类DP主站的组合 （2）DP从站与l类DP主站的组合
6.3.3 DP设备之间的通信
l.DP通信关系和DP数据交换
通信作业的发起者：请求方，通信伙伴：响
应方。 l类DP主站的请求报文以第2层中的“高优先权” 报文服务级别处理。 由DP从站发出的响应报文使用第2层中的“低优 先权”报文服务级别。 DP从站可将当前出现的诊断中断或状态事件 通知给DP主站，通过将Data_Exchange的响应 报文服务级别从 "低优先权"改变为高优先权 来实现。
特殊功能:
(l)RD_Inp和RD_Outp
在与l类DP主站进行数据通信的同时，读取DP
从站的输人和输出数据。
(2)Get_Cfg
读取DP从站的当前组态数据。
(3)Set_Slave_Add
DP主站 (2类)分配一个新的总线地址给一个
DP从站。
4.DP组合设备 可以将l类DP主站、2类DP主站和DP从站组合
PROFIBUS-PA是PROFIBUS的过程自动化解决方
案。PA将自动化系统与现场设备，例如压力、 温度和液位变送器的过程控制系统连接起来， PA可以取代4-20mA的模拟技术。PA在现场设 备的规划、电缆敷设、调试、投人运行和维 护方面可节省成本40%以上，并可提供多功能 和安全性。
1.常规的4-2OmA系统与基于PROFIBUS-PA的系 统在布线方面的区别
DP主站与DP从站间的通信基于主-从原理，一
个报文循环由DP主站发出的请求帧 (轮询报文) 和由DP从站返回的有关应答或响应帧组成。
单 主 站 结 构
多主站结构
在DP主站上处理轮询表的情况
PROFIBUS-DP系统工作过程
1、主站和从站的初始化
上电后，主站和从站进入离线状态，执行自检。 当所需要的参数都被初始化后，主站开始监 听总线:
1)过程自动化独特的应用行规以及来自不同
厂商的现场设备的互换性;
2)增加和去除总线站点，即使在本质安全地
区也不会影响到其他站点;
3)过程自动化中的PPOFIBUS-PA总线段和制造
自动化中的PROFIBUS-DP总线段之间通过段耦 合器实现通信透明化;
DP从站只对由定义它的参数并组态它的l类DP
主站发来的Data_Exchange请求帧报文作出反 应。其他的用户数据报文均被此DP从站拒绝。
PROFIBUS设备具有不同的性能特征，特性的
6.3.4 设备数据库文件
不同在于现有功能 (即I/0信号的数量和诊断 信息)的不同或可能的总线参数，如波特率和 时间的监控不同。为达到PROFIBUS简单的即 插即用配置，这些特性均在电子数据单中具 体说明，有时称为设备数据库文件或GSD文件。
2.初始化阶段，重启动和用户数据通信
DP主站检查DP从站是否在总线上 DP主站通过请求从站的诊断数据来检查DP从
站的准备情况
DP主站定义DP从站的参数并组态此从站
DP主站循环地与DP从站交换用户数据
DP从站初始化
(1)参数数据 (Set_Prm):参数集包括预定给DP从站
的重要的本地和全局参数、特征和功能。
在IEC6l158-2段传输时，报文被加上起 始和结束界定符。
PROFlBUS-PA总线的数据传输
6.4.4 PROFIBUS-FMS技术简介
PROFIBUS-FMS：解决车间一级的通信，在这
一级可编程控制器 (PLC和PC)主要是互相通
信，高级功能比快速系统反应时间更重要。
l.PROFIBUS-FMS的应用层 现场总线信息规范(FMS)描述通信对象和服务 低层接口(LLI)用于将FMS适配到第2层
3、与从站通信的初始化
在主站可以与从站交换用户数据之前，主站 必须设置从站的参数并配置从站的通信接口。
1. DP主站（1类）
6.3.2 DP设备类型
有能力控制若干从站，完成总线通信控制与管理
的设备。循环地与DP从站交换用户数据：PLC、 PC或可以做1类主站使用的控制器。
通信任务： (l)Set_Prm和Chk_Cfg 在启动、重启动和数据传输阶段，DP主站发送参
用的诊断信息。
DP从站发送诊断信息告知DP主站它的运行状
态以及发生出错事件时出错的原因。
（4）用户数据 (Data_Exchange)
DP从站检查从DP主站接收到的参数和组态信
息，如果没有错误而且允许由DP主站请求的 设定，则DP从站发送诊断数据报告它已为循 环地交换用户数据准备就绪：DP主站与DP从 站交换所组态的用户数据。
6.3 PROFIBUS-DP的总线设备类型和 数据通信
6.3.1
6.3.2
概述
DP设备类型
6.3.3
6.3.4
DP设备之间的通信
设备数据库文件
6.3.1 概述
PROFIBUS-DP协议是为自动化制造工厂中分散
的I/0设备和现场设备所需要的高速数据通信 而设计的。
典型的DP配置是单主站结构
2.PROFIBUS-DP扩展功能