Profibus讲解
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2.1 接口标准 RS-485接口为标准传输接口，用于Profibus-DP/FMS协议。经历了 EIA-232-D，RS-422的发展，而提出的采用两线差分平衡传输，使用 一对双绞线的接口。
采用+5V电源供电时: 差分电压信号-2500~-200mV时，为逻辑“0” 差分电压信号+200~+2500mV时，为逻辑 “1” 差分电压信号-200~+200mV时，为高阻态 RS-485采用一对差分平衡线路，而RS-422 采用两对。
Profibus现场总线技术
学生：秦健 李伟
目录
#1 Profibus现场总线概述 #2 Profibus-DP和Profibus-PA #3 DP和PA的区别及应用 #4 Profibus-FMS
1 Profibus现场总线概述
1.Profibus发展历程
➢ 1987 年开始，德国国家科学技术部集中SIEMENS 等13 家公司和5 个研究所的力量，以 ISO /OSI 通信参考模型为基础，建立适用于 工业现场数据通信的国家规范。
➢ Profibus-DP。Profibus-DP协议是专为现场级控制系统与分散I/O 的高速通信而设计的，数据传输速率范围在9.6kbps~12Mbps之间， 每次可传输的数据量多达244个字节，采用周期性通信方式，响应 时间为毫秒级，可用于大多数工业领域。
➢ Profibus-PA。Profibus-PA协议是需要本质安全或总线供电的设备 之间进行数据通信的解决方案，数据传输速率是固定的，大小为 31.25kbps,主要用于化工、石油、冶金、发电等领域的过程工业自
2.3 RS-485收发器 如右图所示SN75LBC184引 脚图和应用电路。其中： ➢ 引脚1：接收端 ➢ 引脚2：接收使能 ➢ 引脚3：发送使能 ➢ 引脚4：发送端 ➢ 引脚6：差分正输入端 ➢ 引脚7：差分负输入端 RS-485应用电路中P10为低 电平时，接收数据；P10为 高电平时，发送数据。
Profibus-PA物理层符合IEC61158.2物理层规范，而数据链路层与 FMS、DP一样，只是增加了与IEC61158.2标准的接口。
只有FMS定义应用层，目的是为用户提供多种通信服务。
2.Profibus-DP的物理层
1. Profibus-DP的总线拓补结构
Profibus-DP、FMS总线扩展 Profibus总线扩展
➢ 2000年，Profibus成为现场总线国际标准IEC61158 Type 3。
2.Pro百度文库ibus的特点
通信网络的构成：
➢ 最第一级：执行器/传感 器，采用AS-I位总线标准。
➢ 现场级：采用ProfibusDP或Profibus-PA现场总 线。
➢ 车间单元级：采用 Profibus-FMS现场总线。
动化系统。
2 Profibus-DP和Profibus-PA
1.Profibus总线体系结构
Profibus ISO/OSI模型
对于Profibus-DP,Profibus-FMS来说，物理层和数据链路层是相 同的，物理层采用RS-485标准的导线、光纤、连接器和中继器， 数据链路层的报文格式也一样。
总线上两个站点之间运行的最大距离与总线的传输速率密切相关， 如下表所示：
传输距离与传输速率及中继器个数的关系
➢ 随着传输速率的提升，最大传输距离不断下降。 ➢ 中继器只起放大传输信号电平的作用。 ➢ 每增加一个中继器，最大传输距离增加1200m。
2.Profibus-DP的物理层
2. RS-485串行通信标准
➢ 1989年德国正式将Profibus-FMS和Profibus-DP现场总线确立为现 场总线的德国标准DIN19245。
➢ 1996年经过欧洲电工标准化委员会投票，Profibus-FMS和 Profibus-DP被确立为现场总线欧洲标准EN50170Vol.2。
➢ 1998年具有本质安全功能的Profibus-PA现场总线标准又被加入到 现场总线标准EN50170Vol.2中。（通过设计等手段使生产设备或生 产系统本身具有安全性，即使在误操作或发生故障的情况下也不会 造成事故的功能。）
➢ RS-485更适合于多台计 算机或微处理机的设备 之间的远距离数据通信。
➢ RS-485在远距离传输或 工作环境有干扰时，应 在RS-485的始端和末端 加入终端匹配电阻和驱 动保护电路，以减少终 端反射和削弱干扰信号
EIA-232-D,RS-422和RS485的主要性能指标
2.Profibus-DP的物理层
SN75LBC184引脚图 RS-485应用电路
2.Profibus-DP的物理层
2.4 RS-485网络互联 ➢ 利用RS-485接口可以使一个或者多个信号发生器与接收器互联，实现远距离数据通
采用差分电路的优点主要有： ➢ 抑制噪声 ➢ 不受节点间地电平差异的影响
RS-485差分平衡电路
2.Profibus-DP的物理层
2.2 RS-485特点
➢ RS-485可以实现点对点 通信，也可进行广播式 通信。
➢ RS-485只对接口的电气 特性做出了规定，不涉 及连接器、信号功能、 引脚分配或协议，用户 可在此基础上建立自己 的高层通信协议。
➢ 工厂管理级：使用工业以 太网
Profibus现场总线网络结构
3.Profibus的分类
Profibus现场总线标准划分为Profibus-FMS,Profibus-DP和 ProfibusPA 3种不同协议。3个部分互相兼容，但他们应用的角度 以及针对的问题不同。
➢ Profibus-FMS。Profibus-MS协议旨在解决车间级通用性通信任务， 为用户提供强有力的通信服务功能选择，实现中等传输速度的周期 性和非周期性数据传输，用于电气、楼宇、纺织等领域的一般自动 化系统。
Profibus-DP、FMS网络拓补结构为总线型，每段最多连接32个站， 可以通过另外增加总线段来增加连接的站数，总线段之间由中继器 相连接，最多可扩展126个站点。
Profibus规定，中继器不提供信号再生，在远距离传输时，会存在 位信号的失真和延迟，因此，限定串联的中继器数不超过3个。
2.Profibus-DP的物理层
采用+5V电源供电时: 差分电压信号-2500~-200mV时，为逻辑“0” 差分电压信号+200~+2500mV时，为逻辑 “1” 差分电压信号-200~+200mV时，为高阻态 RS-485采用一对差分平衡线路，而RS-422 采用两对。
Profibus现场总线技术
学生：秦健 李伟
目录
#1 Profibus现场总线概述 #2 Profibus-DP和Profibus-PA #3 DP和PA的区别及应用 #4 Profibus-FMS
1 Profibus现场总线概述
1.Profibus发展历程
➢ 1987 年开始，德国国家科学技术部集中SIEMENS 等13 家公司和5 个研究所的力量，以 ISO /OSI 通信参考模型为基础，建立适用于 工业现场数据通信的国家规范。
➢ Profibus-DP。Profibus-DP协议是专为现场级控制系统与分散I/O 的高速通信而设计的，数据传输速率范围在9.6kbps~12Mbps之间， 每次可传输的数据量多达244个字节，采用周期性通信方式，响应 时间为毫秒级，可用于大多数工业领域。
➢ Profibus-PA。Profibus-PA协议是需要本质安全或总线供电的设备 之间进行数据通信的解决方案，数据传输速率是固定的，大小为 31.25kbps,主要用于化工、石油、冶金、发电等领域的过程工业自
2.3 RS-485收发器 如右图所示SN75LBC184引 脚图和应用电路。其中： ➢ 引脚1：接收端 ➢ 引脚2：接收使能 ➢ 引脚3：发送使能 ➢ 引脚4：发送端 ➢ 引脚6：差分正输入端 ➢ 引脚7：差分负输入端 RS-485应用电路中P10为低 电平时，接收数据；P10为 高电平时，发送数据。
Profibus-PA物理层符合IEC61158.2物理层规范，而数据链路层与 FMS、DP一样，只是增加了与IEC61158.2标准的接口。
只有FMS定义应用层，目的是为用户提供多种通信服务。
2.Profibus-DP的物理层
1. Profibus-DP的总线拓补结构
Profibus-DP、FMS总线扩展 Profibus总线扩展
➢ 2000年，Profibus成为现场总线国际标准IEC61158 Type 3。
2.Pro百度文库ibus的特点
通信网络的构成：
➢ 最第一级：执行器/传感 器，采用AS-I位总线标准。
➢ 现场级：采用ProfibusDP或Profibus-PA现场总 线。
➢ 车间单元级：采用 Profibus-FMS现场总线。
动化系统。
2 Profibus-DP和Profibus-PA
1.Profibus总线体系结构
Profibus ISO/OSI模型
对于Profibus-DP,Profibus-FMS来说，物理层和数据链路层是相 同的，物理层采用RS-485标准的导线、光纤、连接器和中继器， 数据链路层的报文格式也一样。
总线上两个站点之间运行的最大距离与总线的传输速率密切相关， 如下表所示：
传输距离与传输速率及中继器个数的关系
➢ 随着传输速率的提升，最大传输距离不断下降。 ➢ 中继器只起放大传输信号电平的作用。 ➢ 每增加一个中继器，最大传输距离增加1200m。
2.Profibus-DP的物理层
2. RS-485串行通信标准
➢ 1989年德国正式将Profibus-FMS和Profibus-DP现场总线确立为现 场总线的德国标准DIN19245。
➢ 1996年经过欧洲电工标准化委员会投票，Profibus-FMS和 Profibus-DP被确立为现场总线欧洲标准EN50170Vol.2。
➢ 1998年具有本质安全功能的Profibus-PA现场总线标准又被加入到 现场总线标准EN50170Vol.2中。（通过设计等手段使生产设备或生 产系统本身具有安全性，即使在误操作或发生故障的情况下也不会 造成事故的功能。）
➢ RS-485更适合于多台计 算机或微处理机的设备 之间的远距离数据通信。
➢ RS-485在远距离传输或 工作环境有干扰时，应 在RS-485的始端和末端 加入终端匹配电阻和驱 动保护电路，以减少终 端反射和削弱干扰信号
EIA-232-D,RS-422和RS485的主要性能指标
2.Profibus-DP的物理层
SN75LBC184引脚图 RS-485应用电路
2.Profibus-DP的物理层
2.4 RS-485网络互联 ➢ 利用RS-485接口可以使一个或者多个信号发生器与接收器互联，实现远距离数据通
采用差分电路的优点主要有： ➢ 抑制噪声 ➢ 不受节点间地电平差异的影响
RS-485差分平衡电路
2.Profibus-DP的物理层
2.2 RS-485特点
➢ RS-485可以实现点对点 通信，也可进行广播式 通信。
➢ RS-485只对接口的电气 特性做出了规定，不涉 及连接器、信号功能、 引脚分配或协议，用户 可在此基础上建立自己 的高层通信协议。
➢ 工厂管理级：使用工业以 太网
Profibus现场总线网络结构
3.Profibus的分类
Profibus现场总线标准划分为Profibus-FMS,Profibus-DP和 ProfibusPA 3种不同协议。3个部分互相兼容，但他们应用的角度 以及针对的问题不同。
➢ Profibus-FMS。Profibus-MS协议旨在解决车间级通用性通信任务， 为用户提供强有力的通信服务功能选择，实现中等传输速度的周期 性和非周期性数据传输，用于电气、楼宇、纺织等领域的一般自动 化系统。
Profibus-DP、FMS网络拓补结构为总线型，每段最多连接32个站， 可以通过另外增加总线段来增加连接的站数，总线段之间由中继器 相连接，最多可扩展126个站点。
Profibus规定，中继器不提供信号再生，在远距离传输时，会存在 位信号的失真和延迟，因此，限定串联的中继器数不超过3个。
2.Profibus-DP的物理层