Profibus 技术介绍
现场总线技术的设计应用实例
现场总线技术的设计应用实例概述现场总线技术是工业控制系统中常见的一种通信协议，它通过将传感器、执行器与控制器连接到一个总线上，实现设备间的数据通信和控制。
本文将介绍几个现场总线技术的设计应用实例，包括Profibus、CAN总线和Modbus。
ProfibusProfibus是一种常用的工业自动化领域现场总线协议，它被广泛应用于物流自动化、工业控制和过程自动化等领域。
在物流自动化中，Profibus通信技术可以被用于连接传感器、执行器和控制器，实现自动化存储和分拣系统。
每个传感器和执行器都以从站的形式接入Profibus总线，并通过总线与控制器进行通信。
通过Profibus的高速通信和优化的数据传输机制，物流系统可以实现高效的物料搬运和分拣操作。
在工业控制领域，Profibus常被用于连接传感器、执行器和PLC（可编程逻辑控制器）。
PLC作为控制器可以通过Profibus实时监测设备状态，并根据需要发送命令和控制信号。
这种基于Profibus的控制系统可以实现复杂的工业过程控制和自动化。
CAN总线CAN（Controller Area Network）总线是一种广泛应用于汽车行业的现场总线协议，它具有高可靠性和高实时性的特点，被广泛应用于汽车电子系统和航空航天领域。
在汽车电子系统中，CAN总线被用于连接车辆的各种传感器和执行器，并与车辆的ECU（电子控制单元）进行通信。
通过CAN总线的实时数据交换，车辆的各个子系统可以协调工作，实现诸如发动机控制、车身稳定性控制和驾驶辅助系统等功能。
在航空航天领域，CAN总线常被用于飞行控制系统和航空电子设备之间的数据交换。
航空电子设备需要实时高可靠的数据传输，以确保安全和可靠的飞行。
CAN 总线的高实时性和冗余特性使其成为航空电子系统中的理想选择。
ModbusModbus是一种最为常见的串行通信协议，被广泛应用于工业自动化领域。
Modbus支持点对点和主从通信模式，适用于各种环境。
现场总线技术第2版课件教学配套课...
本章主要介绍PROFIBUS的通信模 型、协议类型、数据传输技术、拓 扑结构及总线存取控制机制，并对 PROFIBUS-DP、PROFIBUS－PA和 PROFIBUS－FMS技术做简要介绍。
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。
拓扑结构
用于数据传输的光纤技术可以构成环 型、总线型、树型和星型结构。
光链路模块（OLM）可以用于实现单光 纤环和冗余的双光纤环。
3.用于PA的IEC61158-2传输技术
数据传输
采用曼彻斯特编码，信号由0变到1时发送二进制数 “0”，信号由1变到0时发送二进制数“1”。
第8章 PROFIBUS现场总线及其应用
概述 8.1 PROFIBUS的协议类型和通信模型 8.2 PROFIBUS的数据传输和拓扑结构 8.3 PROFIBUS的总线存取控制机制 8.4 PROFIBUS的应用(系统集成)
PROFIBUS概述
PROFlBUS (Process Fieldbus)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。
DP); 1998年PROFIBUS-PA被纳入EN50170V.2； 1999年PROFIBUS成为国际标准IEC61158的组成部分
(TYPEIII)； 2001年成为中国的机械行业标准JB/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，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。
现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用,使用方法
现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用,使用方法现场总线（Fieldbus）是一种新型的工业通信技术，它是以数字化的方式将数据传输到工业现场设备和控制系统之间的通信总线。
现场总线的出现大大提高了工业自动化的可靠性、效率、安全和灵活性。
下面将介绍现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用和使用方法。
一、发展历程现场总线的发展可追溯到20世纪70年代，当时欧洲的一些机构开始研究数字控制系统。
80年代初，德国联邦教育研究部门的PLC工艺小组提出了“第三代工厂控制理论”，并提出了“现场总线”的概念。
90年代初，现场总线开始应用于工业自动化领域，并逐渐发展成为主流的工业通信技术。
二、特点及分类1. 特点（1）数字化传输：现场总线采用数字化通信方式，避免了模拟信号的干扰和失真，提高了数据的可靠性和准确性。
（2）灵活性：现场总线可以连接多种类型的设备和控制系统，实现设备之间的信息交换和协同工作。
（3）可扩展性：现场总线可以根据工业自动化系统的需求进行扩展和升级，具有很高的灵活性和适应性。
（4）实时性：现场总线可以实现实时数据传输和控制，提高了工业生产的效率和精度。
（5）安全性：现场总线支持加密和认证技术，保障了工业通信的安全性和可靠性。
2. 分类目前常用的现场总线主要有以下几种：（1）Profibus：是德国西门子公司研发的一种现场总线，可以实现高速数据传输和设备的实时控制。
（2）Modbus：是Modicon公司开发的一种现场总线，适用于数据采集和控制。
（3）CAN总线：是一种广泛应用于汽车和工业控制领域的现场总线，具有高速、可靠、抗干扰等特点。
（4）DeviceNet：是美国罗克韦尔公司开发的一种现场总线，适用于工业设备之间的通信和控制。
三、主要应用现场总线广泛应用于各个工业领域，包括制造业、石化、水处理、电力等。
主要应用包括以下几个方面：（1）数据采集和监控：现场总线可以实现对工业设备的数据采集和监控，提高了生产过程的可靠性和效率。
现场总线与工业以太网-ProfiBus通讯技术
ProfiBus通讯技术的概述
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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。
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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-DP介绍ppt课件
有的S7-300/400 CPU配备有集成的DP接口，S7-200/300/400 也可以通过通信处理器（CP）连接到PROFIBUS-DP
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二、PROFIBUS的物理层
ISO/OSI参考模型的物理层是第1层，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、导轨以及混 合方式。传愉速率为9.6kbit/s一12Mbit/s，每个DP从站的输入数 据和输出数据最大为244B。使用屏蔽双绞线电缆时最长通信距
PROFIBUS-DP符合EIARS-485标准（也称为H2)，采用价格便 宜的屏蔽双绞线电缆，电班兼容性（EMC）条件较好时也可以 使用不带屏蔽的双绞线电缆。一个总线段的两端各有一套有源 的总线终端电限。
PROFIBUS的站地址空间为0～127，其中的127为广播用的地
址，所以最多能连接127个站点。一个总线段最多32个站，超过 了必须分段，段与段之间用中继器连接。中继器没有站地址，
①以PC为硬件平台的2类主站 PC加PROFIBUS网卡可以做2类主站。程软件来做编程设备， 用PC和WinCC等组态软件做监控操作站。
②操作员面板/触摸屏（OP/TP） 操作员面板（OP）和触摸屏（TP）用于操作人员对系统的控制和
⑥使用PROFIBUS网卡的PC
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3.2、2类DP主站
2类DP主站是DP网络中的编程、诊断和管
理设备。2类DP主站除了具有1类主站的功
能外，在于1类DP主站进行数据通信的同
时，可以读取DP从站的输入/输出书和当
前的组态数据，可以给DP从站分配新的总
线地址。
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3.2、2类DP主站
下列设备可以作为2类DP主站：
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总线原理
profibus总线原理
Profibus是一种常用的工业领域数字通信总线技术，其采用主/
从结构的通信方式。
下面将介绍Profibus总线的原理。
Profibus总线采用了串行的通信方式，数据通过总线以二进制
的形式传输。
在Profibus总线中，主站负责控制通信过程，从
站负责接收并响应主站的指令。
在通信开始时，主站会发出一个帧同步序列，用于同步所有从站的时钟。
接着，主站发送一个许可帧，从站收到许可帧后开始准备发送数据。
主站会根据需要发送一帧或多帧的数据，每一帧都包含有关目标从站和传输数据的信息。
从站在收到数据后，会进行CRC校验，以确保数据传输的准
确性。
如果校验通过，从站会发送一个确认帧通知主站数据已经接收成功。
如果校验不通过，主站会请求从站重传数据。
当所有数据传输完成后，主站会发送一个结束帧，用于通知从站数据传输的结束。
从站收到结束帧后，会进行确认，并准备接收下一次的通信。
Profibus总线基于CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）
的冲突检测机制，即在数据传输过程中，节点会对总线上的信号进行监听，如果有多个节点同时发送数据，就会发生冲突。
当发生冲突时，节点会停止发送，并等待一个随机时间后再重新发送。
这样可以避免多个节点同时发送数据导致的干扰问题。
总的来说，Profibus总线通过主/从结构、帧同步序列、CRC 校验和CSMA/CD机制实现了可靠的工业领域通信。
它被广泛应用于自动化系统、工厂自动化、过程控制等领域，提高了工业生产的效率和安全性。
PLC控制系统采用PROFIBUS-DP技术实现变频器通讯控制的应用
PLC控制系统采用PROFIBUS-DP技术实现变频器通讯控制的应用摘要：本文简要介绍了施耐德PLC控制系统，采用PROFIBUS-DP方式实现与西门子MM440变频器通讯控制的应用，并例举了施耐德PLC控制器通讯控制程序实例，PTQ通讯模板配置实例，及西门子MM440变频器通讯参数设置实例。
关键词：PROFIBUS-DP通讯技术 PTQ通讯模块 MM440变频器通讯参数设置引言自动控制系统中，采用4个施耐德140CPU65150型PLC控制站，实现了配料混合系统、烧结冷却系统及其辅助系统、成品整粒系统及其运输、原燃料接受和循环加水等系统生产的全自动化控制。
在烧结机、环冷机和配料皮带秤等重要调速控制设备中，采用了先进的PROFIBUS-DP数字通讯控制技术和西门子MM440变频器，实现了高精度数字调速控制。
1 PROFIBUS-DP通讯技术简介PROFIBUS以ISO7498为基础，以OSI（open system interconnection）作为参考模型，定义了物理传输特性、总线存取协议和应用功能。
其传输速率为9.6kbps-12Mbps，最大传输距离在12Mbps时为100m，在1.5Mbps时为400m，可用中继器延长至10km。
PROFIBUS-DP是专门为自动控制系统和设备分散的I/O之间进行的通讯而设计的。
直接数据链路映像（DDLM）提供的用户接口，使得对数据链路层的存取变的简单方便，传输可使用RS- 485传输技术。
2 PROFIBUS-DP通讯硬件配置2.1施耐德PLC控制站配置在施耐德PLC控制站硬件配置中，利用施耐德unity pro XL4.0编程组态软件，对PLC控制站中电源模块、CPU模块、以太网通讯模块、I/O模块等进行了如下图的基本硬件配置，其中PTQ-PDPMV1为PROFIBUS-DP通讯模块，安装于控制站中第6槽。
图1 施耐德PLC控制站基本配置示意图2.2 PTQ通讯模块配置PTQ-PDPMV1PROFIBUS DPV1 Master通讯模块是ProTalk公司为施耐德Quantum系列开发的第三方通讯组件，简称PTQ通讯模块。
PROFIBUS中PA协议版详细介绍及应用资料讲解
电缆长度 最长可达1900m，在危险区域最长可达1000m。 中继器 最多可扩展至4台，使用中继器可使电缆距离延伸到10km。
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6.2 PA的通信协议
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
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6.4 PA的行规
3. PA行规中的信号链
设备中过程控制变量的处理过程如图所示 信号链的划分分两个子过程
“测量/执行”（校准、线性化、定标换算 ）的功能在变送块中； “预处理测量值/后处理设置”（筛选、限 定值控制、故障安全行为、运行模式选择） 的功能在功能块中。
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
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6.4 PA的行规
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
4. PA设备中的数据 PA中的数据分循环数据和非循环数据 循环数据的交换使用MS0通信； 非循环数据的交换使用MS1（DPM1和从站之间）或MS2（DPM2和从站之间）通信 。
本章内容
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
1. PROFIBUS-PA概述 2. PA的通信协议 3. PA的系统结构 4. PROFIBUS-PA的行规 5. DP-V1报文详解 6. PROFIBUS-PA的现场安装 7. 现场总线本质安全概念（FISCO） 8. FDT/DTM技术及其应用 9. PROFIBUS-PA简单系统应用举例
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PROFIBUS现场总线技术及其应用
Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ是 一种 国 际性 的 、 放 的 、 开 已在 世 界范 围 内得到 广 泛 应 用 的现 场 总 线 ． 文 主要 研 本 究开 发 了基于 Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ现场 总线 技 术在模 块 化
１ １ Ｐ ＯＦ Ｂ Ｓ协 议 的结构 ． Ｒ Ｉ Ｕ
Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ协 议 的 结 构 是 根 据 Ｏ Ｉ Ｏ ｅ Ｓ （ ｐｎ
生产加工控制系统 的具体应用．
Ｓｓ ｍ Ｉ ｅ ｏｎｃｏ ） ｙｔ ｔ ｃｎｅｔｎ 参考模型制定 的． ｅ ｎｒ ｉ
Ｐ Ｏ ＩＵ ．Ｐ只使用 第 ｌ Ｒ ＦＢ ＳＤ 和第 ２层 及用户 接 口． 为了获得快速和高效率的数据传输 ， 对第 ３
～
１ Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ Ｆ Ｂ Ｓ现场 总线技术
收 稿 日期 ：２０ ０ ７—１ ０—１ ８
作者简介 ：张州 （９８ ， 师 ， １７ 一）讲 河南鹤 壁人． 主要 研究方向为机械 电子控 制技 术． ．ａ ： ９９ ＠ｓ ａｃｍ Ｅｍ ｉ ｚ ８６ ｉ ． ｌｚ ｎ ｏ
维普资讯
Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ根 据 应 用 特 点 分 为 Ｐ Ｏ ＩＵ — Ｒ ＦＢ Ｓ Ｄ ， Ｒ ＦＢ ＳＦ ， Ｒ ＦＢ ＳＰ Ｐ Ｐ Ｏ ＩＵ —ＭＳ Ｐ Ｏ ＩＵ —Ａ ３个 兼 容 版 本 ． 中 Ｐ Ｏ ＩＵ — Ｐ是 一 种 经过优 化 的高 速通 其 Ｒ ＦＢ ＳＤ
７层 没 有定 义． 接 数 据 链 路 映射 （ ｉ ｃ Ｄ ｔ 直 Ｄｒ ｔ ａ ｅ ａ
Ｊ ｅ ２ ｏ ｕｎ ｏ ８
文章 编 号 ：１０ ０ ６—４ ２ （０ ８ ０ ０ ５ ０ ７ ９ ２ ０ ） ２— １７— ４
Ｐ ＯＦ Ｂ Ｓ现 场 总 线 技 术 及 其 应 用 Ｒ ＩＵ
profibus介绍
SST公司
SST-PFB-SLC 1个Profibus端口，可以将A-B SLC 5/03或者更 高版本的处理器连接到PROFIBUS网络。支持一 类主站和从站功能。
SST-PFB3-PCI 用于Profibus的PCI 3.3V和5V的网络接口卡，1 个Profibus端口，支持一类、二类主站和从站功 能。
Overview Date 09/06/00, Page 11
用于工控机的通讯处理器（PCI插槽）
CP 5511 用于将带有PCMCIA 插槽的编程器/ 便携式 PC 连接到PROFIBUS 和CP 5512 SIMATIC S7 的MPI 。支持PROFIBUS 主站和从站、PG/OP、S7 通讯。
CP 5611 用于工控机连接到PROFIBUS 和SIMATIC S7 的MPI。支持PROFIBUS 主站和从站、PG/OP、S7 通 讯。 CP 5613 用于工控机连接到PROFIBUS，一个 PROFIBUS接口，仅支持DP主站。 CP 5614 用于工控机连接到PROFIBUS，两个 PROFIBUS 接口，支持DP 主站和从站、PG/OP、S7 通讯。
协议芯片
Overview Date 09/06/00, Page 24
十.DP总线信息帧结构
令牌帧结构(发送帧)
SYN SD1 0xDC DA x SA x
无数据固定长度帧结构(发送帧)
SYN SD1 0x10 DA x SA x FC x FCS x ED 0x16
数据固定长度帧结构(发送帧)
Profibus 总线介绍
Overview Date 09/06/00, Page 1
第三章 Profibus通信技术
图9-4 PROFIBUS-DP的“Network Settings”的参数设置
4）、在PROFIBUS-DP选项中，通过左边的“PROFIBUSDP”→“ET200M”→“IM153-1”路径，选择接口模块IM153-1，添 加到PROFIBUS网络上，如图“3-5所示”。 图9-5是加载IM 153-1至PROFIBUS（1）网络过程示意，定 义ET200M接口模块IMl53-2的PROFIBUS站地址，组态的站地 址必须与IMl53-2上拨码开关设定的站地址相同，本例中站地址 为4。 然后组态ET200M上I／O模块，设定I/O点的地址，ET200M 的I／O地址区与中央扩展的I／O地址区一致，不能冲突，本例中 ET200M上组态了16点输入和16点输出，开始地址为1，访问这 些点时用I区和Q区，例如输入点为I1.0，第一个输出点为Q1.0， 实际使用时ET200M所带的I/O模块就好象是集成在CPU 3152DP上的一样，编程非常简单。硬件组态结果见图9-7。
SF BF
ON
BUS ADDRESS ON
64 32 16 8 4 2 1
向右拨
DC24V 电源 输入
图9-2 ET200M的外形图
图9-3 CPU315-2DP RPROFIBUS网络配置
3）、插入CPU同时，弹出PROFIBUS组态界面。点击New 按钮，新建PROFIBUS（1），组态PROFIBUS站地址为2。 点击“Properties”按钮组态网络属性，选择“Network Settings”，界面如图“3-4”所示，点击“OK”按钮确认，完 成PROFIBUS网络创建，同时界面出现PROFIBUS网络。
图9-5 加载IM 153-1至PROFIBUS（1）网络过程示意
现场总线技术综述
LonWorks神经元芯片也具有独特的优势。LonWorks技术已
经被美国暖通工程师协会ASRE定为建筑自动化协议BACnet 的一个标准。根据刚刚收到的消息，美国消费电子制造商协
会已经通过决议，以LonWorks技术为基础制定了EIA-709标
准。 这样，LonWorks已经建立了一套从协议开发、芯片设
二、现场总线的优点
由于现场总线的以上特点，特别是现场总线系统结构的 简化，使控制系统的设计、安装、投运到正常生产运行及其 检修维护，都体现出优越性。 1、节省硬件数量与投资。由于现场总线系统中分散在 设备前端的智能设备能直接执行多种传感、控制、报警和计 算功能，因而可减少变送器的数量，不再需要单独的控制 器、计算单元等，也不再需要DCS系统的信号调理、转换、 隔离技术等功能单元及其复杂接线，还可以用工控PC机作为
减少了设计、安装的工作量。据有关典型试验工程的测算资 料，可节约安装费用60%以上。
3、节省维护开销。由于现场控制设备具有自诊断与简
单故障处理的能力，并通过数字通讯将相关诊断维护信息送 往控制室，用户可以查询所有设备的运行，诊断维护信息，
以便早期分析故障原因并快速排除。缩短了维护停工时间，
同时由于系统结构简化，连线简单而减少了维护工作量。
2、Lon Works
LonWorks是又一具有强劲实力的现场总线技术，它是
由美国Ecelon公司推出并由它们与摩托罗拉、东芝公司共同 倡导，于1990年正式公布而形成的。它采用了ISO/OSI模型 的全部七层通讯协议，采用了面向对象的设计方法，通过网 络变量把网络通信设计简化为参数设置，通讯速率从300bps
3、现场设备的智能化与功能自治性。它将传感测量、 补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完 成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时 诊断设备的运行状态。 4、系统结构的高度分散性。由于现场设备本身已可完 成自动控制的基本功能，使得现场总线已构成一种新的全分 布式控制系统的体系结构。从根本上改变了现有DCS集中与 分散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了 可靠性。 5、对现场环境的适应性。工作在现场设备前端，作为 工厂网络底层的现场总线，是专为在现场环境工作而设计 的，它可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电 力线等，具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现送电与 通信，并可满足本质安全防爆要求等。
PROFIBUS-DP技术在自动化生产线控制系统中的应用
PROFIBUS-DP 技术在自动化生产线控制系统中的应用引言自动化生产线控制系统是近年来随着产业的发展而逐渐普及的系统之一。
其核心技术是数据通信。
PROFIBUS-DP（Process Field Bus - Decentralized Peripherie）作为一种现代化的数据通信技术，优秀的性能和稳定的传输速度赢得了广泛的应用。
本文将介绍PROFIBUS-DP 技术在自动化生产线控制系统中的应用，包括其特点和优势以及运用实例。
一、PROFIBUS-DP 技术基础PROFIBUS-DP 技术作为现代化的数据通信技术，主要有以下特点：高速通信、实时性、可靠性、插拔式设备、简单易用和通用性等特点。
PROFIBUS-DP 技术的优点：1、高速通讯PROFIBUS-DP 技术的数据传输速度很快，通常可以达到12Mbit/s，最高可达到下行500 kbps 与上行12Mbps 的异步传输方式。
这在控制系统对于高速数据传输的需求中体现得非常明显。
2、实时性PROFIBUS-DP 技术的响应时间很短，可满足非常严格的实时控制应用，如机床控制、搬运机器人等。
其响应时间一般在1ms 左右。
3、可靠性PROFIBUS-DP 技术采用冗余通信机制，更有效的保障了数据传输的可靠性，例如双通道，可以保证即使一个通道出现故障，也能够继续正常运行，而不影响整个系统的运行。
4、插拔式设备PROFIBUS-DP 技术采用插拔式设备，不但能够极大地方便维护和管理，也可以使得系统模块化，方便将设备按照需要逐一添加或者减少，因此非常适用于具有大规模、复杂性、动态性较强的智能化自动化系统。
5、简单易用PROFIBUS-DP 技术的协议较为简单，开发与调试较为方便，实用也较为广泛。
同时，它也能够方便集成于其他协议和网络之中。
二、PROFIBUS-DP 技术在自动化生产线控制系统中的应用自动化生产线控制系统是一个复杂的系统，具有许多机器人、工件、传送带等各种设备。
PROFIBUS中PA协议版详细介绍及应用
03
Profibus PA协议的实际应 用案例
工业自动化控制系统的应用
总结词
Profibus PA协议在工业自动化控制系统中发挥了重要作用，实现了设备间的 快速、可靠的数据传输和控制。
详细描述
Profibus PA协议广泛应用于工业自动化控制系统中，如生产线上的传感器、执 行器、控制器等设备之间的通信。通过Profibus PA协议，设备可以快速、准确 地传输控制信号和实时数据，提高了生产效率。
Profibus PA协议的未来发展方向和机遇
拓展应用领域
Profibus PA协议可以进一步拓展 应用领域，例如智能制造、智慧 城市等领域，为更多的行业和企 业提供技术支持和服务。
跨界融合发展
Profibus PA协议可以与物联网、 云计算、大数据等新技术进行跨 界融合发展，形成更加智能、高 效、安全的工业自动化解决方案。
总结词
Profibus PA协议是一种用于过程自动化的通信协议，具有高可靠性和实时性。
详细描述
Profibus PA协议是一种专门为过程自动化设计的通信协议，它基于开放式系统互联（OSI）模型，支持分布式控 制和实时数据传输。该协议具有高可靠性和实时性，能够满足工业自动化领域对数据传输的严格要求。
Profibus PA协议的应用范围和优势
可靠性和稳定性
Profibus PA协议经过多年的实践验证，具有高度的可靠 性和稳定性，能够保证工业现场设备的正常运行和生产过 程的稳定性。
开放性和互操作性
Profibus PA协议遵循国际标准，具有良好的开放性和互 操作性，支持多种不同的设备厂商和型号，方便用户进行 设备选型和系统集成。
易于扩展和维护
Profibus PA协议面临的挑战和解决方案
profibus-DP总线技术初学者学习总结
1996年成为欧洲工业标准（EN50170V.2）
1999年成为国际标准（IEC61158-3 TYPEIII）
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（JB/T10308.3-2001）
2、技术特点：
1）底层设备均挂接在网络上，并且支持总线供电，因此节省了大量线缆、 槽架、连接件；
2）系统设备间的连接方式用软件设置，改变设备间的连接方式极为灵活， 易于重构。
3）与模拟信号相比提高了测量和控制精度，减小了传递误差。 4）系统集成度高，构造简洁，可靠性高，易于维护。 5）提供更加丰富的生产过程信息，除传输测量控制的状态与数值信息外，
3）Profibus总线中继器
24V电源正极
24V电源 指示灯
DC L+ M PE M5.2 24V
24V电源负极 保护地
测试用端 子
电缆屏蔽 层压紧夹
总线1接 线端子
保留的 编程口
A1 B1 A1' B1'
ON PG DP1 OP OFF
DP2 ON
A2 B2 A2' B2'
总线1终端 电阻开关
总线1指示灯 关断传输开关 总线2指示灯
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© XJGC 5/8/2021 V1.0
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ProfiBus总线技术简介
• ProfiBUS由三个兼容部分组成，即
PROFIBUS － FMS (Fieldbus Message Specification )
是设计用于车间级的通讯，在车间级主要是可编程控制器
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地址八位组（DA/SA）
帧头中的两个地址八位组（操作、确认及响应帧）包含了目标站点及源站点的地址（DA 和SA）。令牌帧中仅包含这样两个地址八 位组（位于开始分界符的后面）。
DA ＝0至127
SA＝0至126
图 15 地址八位组编码
地址 127（b1-b7=1）被预留用作广播及多播消息的全局地址（发送给所有站点或通过服务访问点选中的一组站点的帧；仅 允许存在于无确认请求的数据发送消息中，SDN）。
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带数据字段且长度不固定的帧
帧中还应发送数据长度的可变数目。该长度信息包含于帧开头的固定帧头内（两次）。由Hd=4 提供保护，防止丢失。 发送/请求帧的格式
响应帧的格式
其中
SYN 同步周期，至少为 33 个线路空闲位
SD2 起始分界符，值：68H
LB长度8位组，许可值：4至249
LBr 8位组重复长度
因此，对于主从站点共有 127 个站点地址（0-126）可用，其中，主站点占用的地址最好不要超过 32 个。
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层2
层1
物理介质
层0
图7
PHY 和FDL 之间的接口（相对层模型）
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表1
引脚名称 RS-485 参考编号
连接器名称
信号名称 含意
屏蔽
2） 屏蔽、保护地 -24V输出电压 数据接收/发送 + 数据接收/发送 + 数据地 电压+ +24V输出电压 数据接收及发送端口 – 控制 -
1). 仅位于总线端头的站点上需要该信号 2). 选用信号
主
从
主
从
图3a： SDN 服务
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响应帧
立即响应
图3b： SRD 服务
数据帧及数据服务的结构：
为了提高传输的安全性， PROFIBUS 使用了 UART 标准的数据结构，即通过 11 位传输一个信息字节： ST：起始位（始终为逻辑 0） 信息字节 P： 校验证 SP：结束位（始终为逻辑 1）
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PROFIBUS 根据标准数据帧结构进行数据传输。具体结构如下：
无数据字段的数据帧
令牌帧
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数据字段长度固定的数据帧 数据字段（8字节）
数据字段长度可变的数据帧
数据字段（最长 246 字节）
SD1…SD4：起始分界符 LE:长度 Ler：长度（重复） DA：目标地址 SA 源地址 FC 帧控制 FCS 帧检查序列 ED 结束分界符
总线长度及波特率 PROFIBUS 总线的最大许可长度取决于选定的波特率： 波特率[Kb/s] 最大总线长度[m]
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主设备之间的逻辑令牌环
主动站点， 主设备
被轮询的被动站点（从设备）
图1：PROFIBUS 的等级结构
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接收令牌
TRR=实际循环时间 TTR＝目标循环时间
是否有高优 先级的消息
处理一条高优 先级的消息
是否有高优 先级的消息
处理具有高优 先级的消息
是否有低优先 级的消息
处理低优先 级的消息
传递令牌
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PROFIBUS 使用两种服务在主从设备之间传递数据。使用 SDN 服务（发送无确认请求的数据），主机可向从机发送数 据，而不需要等待响应（见图 3a）。使用 SRD 服务（发送带确认请求的数据）用于请求从机发送确认消息（见图 3b）。 请求帧可包含有要发送的数据，或是如要仅要轮询数据，还可使用无数据字段的数据帧。
响应帧的格式
其中
SD3 起始分界符，值：A2H DA 目标地址 SA 源地址
SYN 同步周期，至少为 33 个线路空闲位
FC 帧控制 DATA_UNIT 数据字段，固定长度（L-3）＝8个8位组
FCS 帧检查序列
ED 结束分界符
L 信息字段的长度，8位组的固定数目：L＝11
图11
带数据字段且长度固定的帧
DA 目标地址 SA 源地址
FC 帧控制 FCS 帧检查序列
DATA_UNIT 数据字段，可变长度（L-3），最长 246 位8位组
ED 结束分界符，值：16H
L 信息字段的长度，8位组的固定数目：L＝4至249
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图12 数据字段长度可变的帧
令牌帧
其中
SD4 起始分界符，值：DCH DA 目标地址 SA 源地址
参考文献：
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自/至应用程序 FMS 服务
FMA7 服务
应用层（层 7）
管 理 空白层（层 3至6）
数据链接层（层2）
物理层（层1）
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图 1. OSI 环境
PROFIBUSห้องสมุดไป่ตู้第2层接口
以下章节将概括地介绍 PROFIBUS 的数据传递（FDL=现场总线数据链接）及管理（FMA＝现场总线管理）服 务。用户通过第二层使用 FDL 服务。 FMA1/2服务通过与第一层和第二层相关的管理（FAM 1/2）使用。我们 在这里不介绍或规定控制器或各种软硬件及固件接口的实施方式。
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图6
总线端接器
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帧字符（UART字符）
每个帧都是由几个帧字符及 UART 字符组成。 UART 字符（UC）是异步传输的启停字符，其结构如下： 发送的字节序列
信息信号位 开始位
图 9 UART 字符
结束位 校验位偶数
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不带数据字段且长度固定的帧
请求帧的格式
确认帧的格式
短确认帧的格式
其中
SYN 同步周期，至少为 33 个线 路空闲位
图 13
令牌帧
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长度8位组（LE，LEr）
在长度可变的帧中，其帧头内有两个值相同的长度8位组，其包含了帧主体中信息8位组的数目。这其组成包括DA、SA、FC 及 DATA_UNIT。该值的范围为 4 至 249，因此，在一个帧的 DATA_UNIT中最多可传递 246 个8位组（见4.7.5）。由于帧中至少要包含 DA、SA、FA 及一个八位组的数据，因此，不允许其值小于 4。帧最长可包含 255 个八位组。
Profibus 技术介绍
车载系统部 2011.8.23
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EN50170 Vol.2 和 DIN 19245 第 4 部分
自动化一般 PROFIBUS-FMS
通用
生产自动化 PROFIBUS-DP
快速
应用范围广泛
经济、高效
过程自动化 PROFIBUS-PA
面向应用
本征安全总线
设备配置 分路配置
图 1：各种 PROFIBUS 类型
SD1 起始分界符，值：10H DA 目标地址 SA 源地址 FC 帧控制
FCS 帧检查序列 ED 结束分界符
L 信息字段的长度，8位组的固定数目：L
＝3 SC
单个字符，值：E5H
SYN 同步周期，至少为 33 个线路空闲 位
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图10 不带数据字段且长度固定的帧
带数据字段且长度固定的帧
发送/请求帧的格式