PROFIBUS的結(jié)構(gòu)與硬件

  PROFIBUS 是目前國(guó)際上通用的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)之一，它以其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)、嚴(yán)格的認(rèn)證規(guī)范、開放的標(biāo)準(zhǔn)、眾多廠商的支持，被納入現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158。PROFIBUS 于2006年10月成為我國(guó)首個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T20540-2006)。

  PROFIBUS是不依賴生產(chǎn)廠家的、開放式的現(xiàn)場(chǎng)總線，各種各樣的自動(dòng)化設(shè)備均可以通過(guò)同樣的接口交換信息。PROFIBUS可以用于分布式I/O設(shè)備、傳動(dòng)裝置、PLC和基于PC(個(gè)人計(jì)算機(jī))的自動(dòng)化系統(tǒng)。

  PROFIBUS 技術(shù)是唯一可以滿足兩類通信應(yīng)用(制造業(yè)和過(guò)程工業(yè)應(yīng)用)的現(xiàn)場(chǎng)總線。PROFIBUS在IEC61158中稱為類型3，PROFIBUS的基本部分稱為PROFIBUS-VO。在2002年新版的IEC61158中增加了PROFIBUS-V1、PROFIBUS-V2和RS-485IS等內(nèi)容。新增的PROFINET規(guī)范作為IEC61158的類型10。

  PROFIBUS簡(jiǎn)介

  PROFIBUS協(xié)議主要由3部分組成∶PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS.

  1.PROFIBUS-DP

  DP是Decentralized Periphery(分布式外部設(shè)備)的縮寫。PROFIBUS-DP(簡(jiǎn)稱為DP)主要用于制造業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信，特別適合于PLC與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)分布式I/O 設(shè)備之間的快速循環(huán)數(shù)據(jù)交換。DP是PROFIBUS中應(yīng)用最廣的通信方式。

  PROFIBUS-DP用于連接下列設(shè)備PLC、PC和HMI設(shè)備分布式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，例如SIMATICET200和變頻器等設(shè)備(見(jiàn)圖2-1)。PROFIBUS-DP的響應(yīng)速度快，很適合在制造業(yè)使用。

  作為PLC硬件組態(tài)的一部分，分布式I/O(例如ET 200)用STEP7來(lái)組態(tài)。通過(guò)供貨方提供的GSD文件，可以用STEP7將其他制造商生產(chǎn)的從站設(shè)備組態(tài)到網(wǎng)絡(luò)中。

  有的S7-300/400 CPU配備有集成的DP接口，S7-200/300/400也可以通過(guò)通信處理器(CP)連接到PROFIBUS-DP。

  2. PROFIBUS-PA

  PA是Process Automation(過(guò)程自動(dòng)化)的縮寫。PROFIBUS-PA用于PLC與本質(zhì)安全系統(tǒng)的過(guò)程自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)傳感器和執(zhí)行器的低速數(shù)據(jù)傳輸，特別適合于過(guò)程工業(yè)使用。PROFIBUS-PA 功能集成在起動(dòng)執(zhí)行器、電磁閥和測(cè)量變送器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中(見(jiàn)圖2-2)。

  PROFIBUS-PA由于采用了IEC 1158-2標(biāo)準(zhǔn)，確保了本質(zhì)安全和通過(guò)屏蔽雙絞線電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和供電，可以用于防爆區(qū)域的傳感器和執(zhí)行器與中央控制系統(tǒng)的通信。

  PA設(shè)備可以在下列防爆區(qū)域運(yùn)行:

  圖 2-2 PROFIBUS-PA

  Zone 0∶ 危險(xiǎn)的瓦斯氣體經(jīng)?；蜷L(zhǎng)期存在的區(qū)域。

  Zone 1∶在正常運(yùn)行期間，有可能存在危險(xiǎn)的瓦斯氣體的區(qū)域。

  Zone 2∶ 不希望在正常運(yùn)行;期間存在危險(xiǎn)的瓦斯氣體的區(qū)域。

  傳感器/執(zhí)行器安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，而耦合器和控制器等設(shè)備則安裝在控制室內(nèi)。即使總線上的設(shè)備不在危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)，也必須通過(guò)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)保證它們的本質(zhì)安全特性。使用DP/PA 耦合器和DP/PA鏈接器，可以將PROFIBUS-PA設(shè)備很方便地集成到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中。

  PROFIBUS-PA的組態(tài)、編程與故障診斷的方法將在第9章介紹。

  3. PROFIBUS-FMS

  FMS是Field Message Specification(現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范)的縮寫，用于系統(tǒng)級(jí)和車間級(jí)不同供應(yīng)商的自動(dòng)化系統(tǒng)之間交換過(guò)程數(shù)據(jù)，處理單元級(jí)(PLC和PC)的多主站數(shù)據(jù)通信。

  PROFIBUS-FMS定義了主站與主站之間的通信模型，它使用7層OSI模型的第1、2層和第7層。

  S7-300/400使用通信FB來(lái)實(shí)現(xiàn)FMS服務(wù)，用STEP7組態(tài)FMS靜態(tài)連接來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。PROFIBUS-FMS已經(jīng)基本上被以太網(wǎng)通信取代，現(xiàn)在很少使用。