PROFIBUS的結構與硬件

  PROFIBUS 是目前國際上通用的現(xiàn)場總線標準之一，它以其獨特的技術特點、嚴格的認證規(guī)范、開放的標準、眾多廠商的支持，被納入現(xiàn)場總線的國際標準IEC61158。PROFIBUS 于2006年10月成為我國首個現(xiàn)場總線國家標準(GB/T20540-2006)。

  PROFIBUS是不依賴生產(chǎn)廠家的、開放式的現(xiàn)場總線，各種各樣的自動化設備均可以通過同樣的接口交換信息。PROFIBUS可以用于分布式I/O設備、傳動裝置、PLC和基于PC(個人計算機)的自動化系統(tǒng)。

  PROFIBUS 技術是唯一可以滿足兩類通信應用(制造業(yè)和過程工業(yè)應用)的現(xiàn)場總線。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(分布式外部設備)的縮寫。PROFIBUS-DP(簡稱為DP)主要用于制造業(yè)自動化系統(tǒng)中單元級和現(xiàn)場級通信，特別適合于PLC與現(xiàn)場級分布式I/O 設備之間的快速循環(huán)數(shù)據(jù)交換。DP是PROFIBUS中應用最廣的通信方式。

  PROFIBUS-DP用于連接下列設備PLC、PC和HMI設備分布式現(xiàn)場設備，例如SIMATICET200和變頻器等設備(見圖2-1)。PROFIBUS-DP的響應速度快，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來組態(tài)。通過供貨方提供的GSD文件，可以用STEP7將其他制造商生產(chǎn)的從站設備組態(tài)到網(wǎng)絡中。

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

  2. PROFIBUS-PA

  PA是Process Automation(過程自動化)的縮寫。PROFIBUS-PA用于PLC與本質安全系統(tǒng)的過程自動化的現(xiàn)場傳感器和執(zhí)行器的低速數(shù)據(jù)傳輸，特別適合于過程工業(yè)使用。PROFIBUS-PA 功能集成在起動執(zhí)行器、電磁閥和測量變送器等現(xiàn)場設備中(見圖2-2)。

  PROFIBUS-PA由于采用了IEC 1158-2標準，確保了本質安全和通過屏蔽雙絞線電纜進行數(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設備可以在下列防爆區(qū)域運行:

  圖 2-2 PROFIBUS-PA

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

  Zone 1∶在正常運行期間，有可能存在危險的瓦斯氣體的區(qū)域。

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

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

  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)場總線報文規(guī)范)的縮寫，用于系統(tǒng)級和車間級不同供應商的自動化系統(tǒng)之間交換過程數(shù)據(jù)，處理單元級(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來實現(xiàn)FMS服務，用STEP7組態(tài)FMS靜態(tài)連接來發(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。