PROFIBUS 现场总线技术标准

    PROFIBUS作为一种现场总线标准，在世界市场上已被普遍接受并得到广泛运用。本培训教程全面阐述了PROFIBUS的技术特点、应用模式和产品开发方法。
PROFIBUS的系统模型如下：
 
　
 
PROFIBUS是国际性的、开放的现场总线标准
（1）PROFIBUS 标准 EN 50170 是完整的、开放的、与制造商无关的、已经生效的
（2）稳固的 PROFIBUS 标准保护世界范围的用户和制造商的投资
（3）PROFIBUS 经实践证明并在世界范围内已安装使用的设备超过1,500,000 个。（截止于１９９７年四季度）
PROFIBUS给客户的好处
（1）节省硬件和安装费用
     减少硬件成份 (I/O, 终端块、隔离栅)
     更容易、更快捷和低成本的安装
（2）节省工程费用更容易组态(对所有设备只需一套工具)
     更容易保养和维修
     更容易和更快捷的系统起动
（3）更大的制造灵活性
     改进功能 减少故障时间 准确、可靠的诊断数据 可靠的数字传输技术
※ PROFIBUS减少40%的安装费用：
 
※ 1,200多个产品（到1998年1季），一个标准
到目前为止，已250家不同的制造商可提供 1,200 多个产品，你可免费获得最新的 PROFIBUS 电子产品指南的拷贝：
（1）从每一个PROFIBUS用户的CD-ROM或软盘
（2）或访问PROFIBUS的国际网页 http://www.profibus.com
※ 产品范围快速增长
 
※ 产品应用范围广泛
※ 经认证的产品确保互操作性
（1）PROFIBUS 国际已经建立了质量认证系统，包括产品的一致性和互操作性的测试
（2）几百个产品已经通过了认证
（3）在欧洲和美国建有这样的测试实验室
（4）经认证的产品都有一个认证号，它们已在 PROFIBUS 电子产品指南中列出
PROFIBUS 是领先的开放的现场总线系统
•独立的市场研究证实， PROFIBUS 在欧洲是市场的领导者，且在世界范围内有最高的增长率。在１９９７年已安装的PROFIBUS 基本设备超过了 1,500,000个，年增长到约20-30%。
•市场总值 根据1997 ARC 的市场研究现场总线的世界市场总值大于2百万个节点， 50%以上是用在欧洲。
•市场份额 根据1996 Consultic 关于德国和欧洲市场的市场研究2 ，PROFIBUS 在欧洲市场中约占 41% 。

 
三种有效的传输技术
 
→ PROFIBUS 使用两端有终端的总线拓扑
→ 在运行期间，接入和断开一个或几个站不会影响其他站的工作，即使在本质安全区也如此。
→ 提供三种不同的物理层选择
   (1)RS 485: 用于 DP 和 FMS
   (2)IEC 1158-2: 用于 PA
   (3)光纤: 用于 DP 和 FMS
PROFIBUS 协议
→ PROFIBUS 总线访问协议（第二层）对三种PROFIBUS 版本(FMS/DP/PA)均相同
→ 这使通信透明和FMS/DP/PA 网络区域容易组合
→ 因为 FMS/DP 使用相同的物理介质 (RS-485/FO) ，因此它们能组合在同一根电缆上。
 
PROFIBUS-DP 的特点
•代替 PLC/PC 与 I/O 之间昂贵的电线
•快速，传输 1 千字节的输入数据和 1千字节的输出数据所需时间<2 ms
•强有力的工具，减少组态和维护费用
•被所有主要的 PLC 制造商支持
•有广泛的产品: PLC, PC, I/O, 驱动器, 阀, 编码器等
•允许周期性和非周期性的数据传输
•单主和多主网络
•每个站的输入和输出数据最多可达 244 字节
典型的PROFIBUS-DP系统组成：
 
PROFIBUS-PA(PA = Process Automation) 的特点
•基于扩展的 PROFIBUS-DP 协议和 IEC 1158-2 传输技术
•适用于代替现今的 4...20 mA 技术
•仅用一根双绞线进行数据通信和供电
•通过串行总线联接仪器仪表与控制系统
•适用于本质安全的 EEx 应用区域
•可靠的串行数字传输
•通过一根双绞电缆进行控制、调节和监视
•对所有设备只需一个工程工具
•由于 PROFIBUS-PA 行规，保证了互操作性和互换性
•仪器仪表的维护和诊断信息
 
PROFIBUS-FMS 的特点
•FMS 最佳适用于车间级智能主站间通用的、面向对象的通信
•FMS 提供一个 MMS-功能子集 （MMS 即 Manufacturing Message Specification, ISO9506)
•主要应用区域
   大数量的数据传输，例如程序、数据块等等
   若干个分散过程部分集成到一个公共过程中
   智能站间的通信
 
开放的组态允许即插即用
PROFIBUS ASICs 提供大量产品的关键
•对PROFIBUS许多 ASICs 芯片是有效的
•对 PROFIBUS-DP 用单个芯片即可解决
•对 FMS/DP/PA，与处理器无关的外围芯片
•对FMS/DP，带 PROFIBUS 核心功能的微控制器
优点：
•对制造商而言，减少实现费用
•对一个接口的价格减至小于 US $ 25
PROFIBUS国际
•超过 650 个会员
•20个地区用户协会
•一个很强大的组织

PROFIBUS技术培训 —— 典型应用
PROFIBUS 已经有广泛的应用
到1997年四季度，实际应用超过150,000个，应用领域包括：
• 制造业自动化
汽车制造
装瓶系统
仓储系统
• 楼宇自动化
交通管理自动化
供热、空调系统
• 过程工业自动化
清洗工厂
化工和石化工厂
造纸和纺织品工厂
• 电力工业和电力输送
发电厂
开关装置
1 PROFIBUS 在汽车生产中的应用
例如，在 Bochum 的 GM (Opel) 工厂
（1）对每个车身，PROFIBUS-DP控制机器人处理2，000多个焊接操作
（2）PROFIBUS-DP用在组装线上，每天生产1，200辆轿车
（3）PROFIBUS-DP用在冲压车间，每天处理22，000吨钢材
在 OPEL 工厂的网络结构示意图
 
2 PROFIBUS 在楼宇自动化中
例如，在法国的 Bibliotheque Nationale
PROFIBUS 控制四个 80 米高的塔楼
总面积 360,000 m2
容积约11,000,000 m3
PROFIBUS 任务包括
• 报警管理
• 能量优化
• 监视
• 技术设备的控制

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