PROFIBUS现场总线及其在开放控制系统中的应用
随着计算机、控制、通信和网络等技术的进步，现场总线在20世纪80年代中期逐渐发展起来。现场总线是应用在生产现场测量与控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多节点通信的底层控制网络。PROFIBUS是过程现场总线（ProcessField Bus）的缩写。德国科学技术部总结了20世纪80年代德国工业界自动控制技术的发展经验，为了适应分散控制系统的发展要求，对各公司自己定义的网络协议加以规范化、公开化，使得不同厂家生产的自动控制设备在网络通信级互相兼容、遵守同一协议，以利于提高工业标准化水平，于1987年列为德国国家项目，由13家大公司（如SIEMENS、ABB、AEG等）及5家研究所经过2 a多的时间完成。1991年，PROFIBUS成为德国国家标准DIN 19245,1996年6月成为欧洲标准EN 10170,1999年加入IEC 61158协议。PROFIBUS已成为应用广泛、技术成熟的国际标准现场总线之一，广泛应用于加工制造、过程和楼宇自动化等领域。
2 PROFIBUS现场总线
2.1 PROFIBUS系列
PROFIBUS根据应用特点分为PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA 3个兼容版本。
a. PROFIBUS-DP以DIN 19245的第一部分为基础，经过优化的高速、廉价通信网络，适用于自动控制系统和设备级分散I/O之间通信。在设备级，中央控制器（如PLC、PC）通过高速串行线同分散的现场设备（如I/O、传感器、阀门、执行器等）进行通信。DP一般构成单主站系统，主从站之间采用循环数据传送方式工作，最高通信速率可达12 Mbit/s。
b. PROFIBUS-FMS完成车间级通用性通信任务，提供大量的通信服务，实现周期性和非周期性通信。目前，PROFIBUS-FMS的作用正在为高速工业以太网HSE(High Speed Ethernet)代替。
c. PROFIBUS-PA专为过程自动化设计,用于本质安全和现场供电的场合。
2.2 PROFIBUS的协议结构和传输技术
PROFIBUS协议根据ISO 74898国际标准，以开放系统互连ISO/OSI为参考模型。协议结构如图1所示。协议定义了第1层（物理层）、第2层（数据链路层）和第7层（应用层）。没有使用第3层至第6层，这样可以减少通信开支，增加效率。
现场总线的物理层规定了总线介质、网络拓扑、传输距离、传输速率、站点数以及总线接口。它提供有关同步和比特流在物理媒体上的传输手段。PROFIBUS提供3种传输技术。
a. DP和FMS的RS 485传输基本特点见表1。
b. PA的IEC 1158-2传输基本特点见表2。
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