ISO/OSI 參考模型的物理層是第1層，PROFIBUS可以使用多種通信媒體，例如帶屏蔽的雙絞線、光纖、紅外線、導軌以及混合方式。傳輸速率為9.6kbit/s～12Mbit/s，每個DP從站的輸入數據和輸出數據最大為244B。使用屏蔽雙絞線電纜時最長通信距離為9.6km，使用光纜時最長通信距離為90km，最多可以連接127個從站。

  PROFIBUS可以使用靈活的拓撲結構，支持線形、樹形、環(huán)形結構以及冗余的通信模型。支持基于總線的驅動技術和符合IEC 61508的總線安全通信技術。下面介紹用于DP和FMS 的RS-485傳輸和光纖傳輸。

  1. DP/FMS的RS-485傳輸

  PROFIBUS-DP和PROFIBUS-FMS使用相同的傳輸技術和統(tǒng)一的總線存取協議，可以在同一根電纜上同時運行。DP/FMS符合EIA RS-485標準(也稱為H2)，采用價格便宜的屏蔽雙絞線電纜，電磁兼容性(EMC)條件較好時也可以使用不帶屏蔽的雙絞線電纜。一個總線段的兩端各有一套有源的總線終端電阻。

  圖2-3中A、B線之間是220@終端電阻，根據傳輸線理論，終端電阻可以吸收網絡上的反射波，有效地增強信號強度。兩端的終端電阻并聯后的值應基本上等于傳輸線相對于通信頻率的特性阻抗。在總線上沒有站發(fā)送數據(即總線處于空閑狀態(tài))時，39022的下拉電阻與數據基準電位 DGND 相連，上拉電阻與DC 5V電壓的正端(VP)相連。上拉電阻和下拉電阻用于確保 A、B 線之間有一個確定的空閑電位。

圖 2-3 DP/FMS總線段的結構

  大多數PROFIBUS總線連接器都集成了終端電阻，連接器上的開關在On位置時終端電阻被連接到網絡上，開關在 Off 位置時終端電阻從網絡上斷開。每個網段兩端的站必須接入終端電阻，中間的站不能接入終端電阻。

  傳輸速率為9.6 kbit/s～12 Mbit/s，所選的傳輸速率

  用于總線段上的所有設備。傳輸速率大于1.5Mbit/s時，由于連接的站的電容性負載引起導線反射，必須使用附加有軸向電感的總線連接插頭。

  PROFIBUS的站地址空間為0～127，其中的127為廣播用的地址，所以最多能連接127 個站點。一個總線段最多32個站，超過了必須分段，段與段之間用中繼器連接。中繼器沒有站地址，但是被計算在每段的最大站數中。

  每個網段的電纜最大長度與傳輸速率有關(見表2-1)。

表 2-1 傳輸速率與總線的長度的關系

  RS-485采用半雙工、異步的傳輸方式，PROFIBUS的1個字符幀由8個數據位、1個起始位、1個停止位和1個奇偶校驗位組成。

  2. D型總線連接器

  PROFIBUS標準推薦總線站與總線的相互連接使用9針D型連接器。連接器的引腳分配如表2-2所示。

表 2-2 D型連接的引腳分配

  在傳輸期間，A線和B線對“地”(DGND)的電壓波形相反。信號為1時B線為高電平，A線為低電平。各報文間的空閑(Idle)狀態(tài)對應于二進制“1”信號。

  3. DP/FMS的光纖電纜傳輸

  PROFIBUS可以通過光纖中光的傳輸來傳送數據。單芯玻璃光纖的最大連接距離為15km，價格低廉的塑料光纖為80m。光纖電纜對電磁干擾不敏感，并能確保站與站之間的電氣隔離。近年來，由于光纖的連接技術大為簡化，這種傳輸技術已經廣泛地用于現場設備的數據通信。許多廠商提供專用總線插頭來轉換RS-485信號和光纖信號。

  光鏈路模塊(OLM)用來實現單光纖環(huán)和冗余的雙光纖環(huán)。在單光纖環(huán)中，OLM 通過單工光纖電纜相互連接，如果光纖電纜斷線或 OLM出現故障，整個環(huán)路將崩潰。在冗余的雙光纖環(huán)中，OLM 通過兩個雙工光纖電纜相互連接，如果兩根光纖線中的一根出了故障，總線系統(tǒng)將自動地切換為線性結構。光纖導線中的故障排除后，總線系統(tǒng)返回正常的冗余環(huán)狀態(tài)。