今日頭條
官方微信
官方抖音
案例頻道
現場總線是安裝在生產過程區域的現場設備／儀表與控制室內的自動控制裝置／系統之間的一種串行、數字式、多點通信的數據總線，它位于生產控制和網絡結構的底層，亦稱為底層控制網絡。它與工廠現場設備直接連接，一方面將現場測量控制設備互聯為通信網絡，實現不同網段、不同現場通信設備的信息共享；另一方面又將現場運行的各種信號傳到遠離現場的控制室，并進一步與操作終端、上層控制管理網絡連接和信息共享。即可以將一個現場設備的運行參數、狀態以及故障信息等送往控制室，又可將各種控制、維護、組態命令甚至現場設備的工作電源等送往各相關的現場設備。從而溝通了生產過程現場控制設備之間及其更高控制管理層之間的聯系?，F場總線在制造業、流程工業、冶金、電力、交通、樓宇等自動化系統中有著廣泛的應用前景。
1 Profibus總線技術
Profbus是一種不依賴廠家的開放式現場總線標準，采用Profibus的標準系統后，不同廠商所生產的設備不需要對其接口進行特別調整就可通信。Profibus為多主從結構，可方便地構成集中式、集散式和分布式控制系統。針對不同的應用場合，它分為三個系列：（1）Profibus－DP用于傳感器和執行器級的高速數據傳輸，它以德國標準DIN1924的第一部分為基礎，根據其所需要達到的目標對通信功能加以擴充，DP的傳輸速率可達12Mb／S，一般構成單主站系統，主站、從站間采用循環數據傳送方式工作。
Profibus－DP的設計旨在用于設備級的高速數據傳送。中央控制器（PLC／PC）通過高速串行線同分散的現場設備（如 1／O、驅動器、閥門等）進行通信，同這些分散的設備進行數據交換多數是周期性的。
?。?）Profibus－PA適用于安全性要求較高的場合。PA具有本質安全特性，其實現了IECll58－2（物理層）規定的通信的規程。
Profibus－PA的過程自動化解決方案中PA將自動化系統和過程控制系統與現場設備（壓力溫度和液位變送器等）連接起來，代替了4－20mA模擬信號傳輸技術，節約成本，并大大提高了系統功能和安全可靠性，因此PA尤其適用于化工、石油、冶金等行業的過程自動化控制系統。
?。?）Profibus－FMS旨在解決車間級通用性通信任務。FMS提供大量的通信服務，用以完成以中等傳輸速度進行的循環交換，因此它考慮的主要是系統功能而不是系統響應時間，應用中通常要求的是隨機的信息交換（如改變設定多數等）。強有力的FMS服務向人們提供了廣泛的應用范圍和更大的靈活性，可用于大范圍和復雜的通信系統。
Profibus協議的結構定問是根據iso7498國際標準以開放式系統互聯網絡（osi）作為參考模型的。
Profibus－DP使用第一層、第二層和用戶接口。這種結構確保了數據傳輸的快速和有效進行，直接數據鏈路映象（DDLM）為用戶接口提供第二層功能映象，用戶接口規定了用戶系統以及不同設備可以調用的應用功能，并詳細說明了各種不同Profibus－DP設備的設備行為。
Profibus－PA使用Prfibus－DP的基本功能傳送測量值和狀態，并用擴展的Profibus－DP功能來制定現場設備的參數和進行設備操作。另外它使用了描述現場設備行為的PA行規，根據 IECI 158－2標準，這種傳輸技術可確保其本征安全性并使現場設備通過總線供電。
Profibus－FMS對第一、第二和第七層均加以定義，其中應用層包括了現場總線信息規格（Fieldbus Message Specification，FMS）和低層接口（Lower interface，LLI）。FMS向用戶提供了廣泛的通信服務功能，LLI則向FMS提供了不依賴設備訪問第二層（現場總線數據鏈路層）的能力，第二層主要完成總線訪問控制和保持數據的可靠性。
PMS服務是ISO9506 MMS（Manufacturing Message Specification，加工制造信息規范）服務項目的子集，這些服務項目在現場總線應用中被優化，而且還加上了通信目標和網絡管理功能。
Profibus－DP和Profibus－FMS系統使用了同樣的傳輸技術和統一的總線訪問協議，因而這兩套系統可在同一電纜上同時操作。
2 在低壓電器行業中的應用
（1）智能化斷路器 3WN6通過 Profibus－DP網關（DP／3WN6接口單元）與 Profibus－DP相連接，從而與上位機S7－300PLC通信。通過這種方法，控制信號和3WN6外圍的有用數據可以通過一根簡單的兩芯電纜或光纖電纜與具有Profibus－DP控制能力的自動化級進行傳輸，對控制系統而言也就省去了不必要的常規的數據電纜布線。DP／3WN6接口單元組裝于一個可安裝的標準安裝導軌上70mm寬的緊湊外殼之中。單元可以并排安裝，甚至垂直安裝，彼此之間無需任何安裝空間。DP／3WN6的九芯SUB－D插座連接。DP／3WN6接口是與3WN6斷路器點對點連接的。Profibus－DP配置的更改是在接口完成的。Profibus－DP允許12Mb人的數據速度。在初次使用前，只需預置Profibus－DP的地址。位速率和其他的總線參數則由主控機單元預先設置，接口對該設備自動接受。電源連接以后與斷路器的通訊自動地建立起來。Profibus和斷路器的接口由接口連接地監視，并且其狀態是經過兩只發光二極管（紅色和綠色）來顯示的。Profibus－DP的共享者“DP／3WN6接口”是通過諸如 SIMATIC SS的 COM Profibus參數化軟件，SIMATIC S7編程軟件或其他主控機供應商提供的軟件來策劃完成的。斷路器既可以通過鍵盤在過流脫扣器上進行組態池可以手持單元通過應用程序來設置參數。
總線上有用的數據：①模擬量測量值，如相電流、接地故障電流、功率因數。②事件信息，如脫扣類型、欠負荷、相不平衡。③操作狀態，如開或關、處于試驗位置、合問就緒。④組態數據，如額定工作電流、短路電流、故障保護參數。⑤診斷數據，如上次脫扣電流值、前15min峰值電流。遙控操作，合問或分閘、其他的接口。
?。?）AS司總線通過DP／AS－I接口單元（網關）與Profibus－DP相連，從而使AS--I的有用數據可以通過Profibus－DP與自動化系統進行交換。
AS司是一種適用于雙工線的執行器和傳感器的現場型網絡系統，它通過兩根電纜進行傳輸，數據信號和電源共載于雙工線上，可以具有任意的拓撲配置，以滿足不同的應用場合，最多允許31個站點或從屬設備與ASJ相連接，而一個ASJ應用模塊可與至多四個標準的雙工線傳感器和執行器連接，這樣ASJ一共提供了124個傳感器和124個執行器的最大配置。
接口單元組裝于一個可安裝在標準安裝導軌上的70mm緊湊外殼之中。單元可以并排安裝，也可以垂直安裝，彼此之間無需任何安裝空間。接口單元的DP主控機的格式化軟件盤上能夠為設備提供特殊設置的設備主控文件（GSD）來格式化。在SIMATIC SS中，格式化是通過COM Profibus完成的。對SIMATIC S7而言，Profibus。－DP格式化是STEP7所集成的一部分。
DP的地址是通過一只編碼開關而實現的。其波特率是自動設定的。與相連接的AS從屬設備的數目無關，一個16字節的輸人（PAA）的地址空間總在 PLC當中儲存。Profibus和AS－Interface的接口是被連續地監視的，其狀態是經兩只發光二極管（紅色和綠色）來顯示的。第三只發光二極管用來顯示共可用性。“通電”以后，當前的AS一互組態就定義了。如果連接了AS－I從屬設備，已定義的數據總線的組態（LES――已識別的從屬設備列表）就變為連接處的總線組態（LA――激活的從屬設備列表）。如果沒有從屬設備可識別，就沒有連接外的組態被列人主控機的清單中。隨后所識別的從屬設備直到RESET按鈕按下后才能被接受或激活。
Profibus－DP為主干線人AS一I總線通過DP／AS―互耦合器接人Profibus－DP系統。AS司總線上可以連接各種執行器、傳感器，Profibus―DP通過S7－300對總線上的智能化設備進行組態、參數化等工作。通過Beckhoff公司的BK3000／BK3010／BK3100／BK3110與Profibus-DP連接。Beckhoff公司的BK3000系列采用一個386EX芯片作為內核，并且支持同Profibus－DP有連接，BK3000系列的實質是一個輸人／輸出數據的收集站，它可以起到AS河網關的作用，但由于其采用386EX芯片作為內核，其功能和使用均比AS－I網關要靈活。BK3000是作為ProfibSS系統中DP－FMS的從站設備的，它包括總線連接插頭、地址編碼接口和64個I／O等。BK3000和BK3 100支持對所有總線終端的操作，對模擬量輸人／輸出也一樣，通過使用KS200配置，可以對模擬／復合總線終端進行調整，以適應各種特殊的應用場合，總線終端也可以通過PLC和PC機對其進行操作控制，Becoff公司提供GSD文件，支持對總線終端的組態工作。
3 結論
?。?）Profibus、AS一I、智能子站（Beckhoff公司的BK3000系列）可以構成一個靈活的配電控制系統，尤其在I／O層面上相當靈活，可以滿足配電控制系統的一般要求和大部分應用場合。
（2）隨著IEC61158的通過，各種總線之間的互聯將成為趨勢，Profibus的下一步將會是和各總線在優各個層面上互聯。因此，它的發展會以本文介紹的兩種方法進行：①和異種總線用同關連接，AS一I。②向智能子站（Beckhoff公司的BK3000系）方向發展。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號