PROFIBUS的硬件组成与通信协议是什么

  PROFIBUS的结构与硬件

  PROFIBUS 是目前国际上通用的现场总线标准之一，它以其独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众多厂商的支持，被纳入现场总线的国际标准IEC61158。PROFIBUS 于2006年10月成为我国首个现场总线国家标准(GB/T20540-2006)。

  PROFIBUS是不依赖生产厂家的、开放式的现场总线，各种各样的自动化设备均可以通过同样的接口交换信息。PROFIBUS可以用于分布式I/O设备、传动装置、PLC和基于PC(个人计算机)的自动化系统。

  PROFIBUS 技术是唯一可以满足两类通信应用(制造业和过程工业应用)的现场总线。PROFIBUS在IEC61158中称为类型3，PROFIBUS的基本部分称为PROFIBUS-VO。在2002年新版的IEC61158中增加了PROFIBUS-V1、PROFIBUS-V2和RS-485IS等内容。新增的PROFINET规范作为IEC61158的类型10。

  PROFIBUS简介

  PROFIBUS协议主要由3部分组成∶PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS.

  1.PROFIBUS-DP

  DP是Decentralized Periphery(分布式外部设备)的缩写。PROFIBUS-DP(简称为DP)主要用于制造业自动化系统中单元级和现场级通信，特别适合于PLC与现场级分布式I/O 设备之间的快速循环数据交换。DP是PROFIBUS中应用最广的通信方式。

  PROFIBUS-DP用于连接下列设备PLC、PC和HMI设备分布式现场设备，例如SIMATICET200和变频器等设备(见图2-1)。PROFIBUS-DP的响应速度快，很适合在制造业使用。

  作为PLC硬件组态的一部分，分布式I/O(例如ET 200)用STEP7来组态。通过供货方提供的GSD文件，可以用STEP7将其他制造商生产的从站设备组态到网络中。

  有的S7-300/400 CPU配备有集成的DP接口，S7-200/300/400也可以通过通信处理器(CP)连接到PROFIBUS-DP。

  2. PROFIBUS-PA

  PA是Process Automation(过程自动化)的缩写。PROFIBUS-PA用于PLC与本质安全系统的过程自动化的现场传感器和执行器的低速数据传输，特别适合于过程工业使用。PROFIBUS-PA 功能集成在起动执行器、电磁阀和测量变送器等现场设备中(见图2-2)。

  PROFIBUS-PA由于采用了IEC 1158-2标准，确保了本质安全和通过屏蔽双绞线电缆进行数据传输和供电，可以用于防爆区域的传感器和执行器与中央控制系统的通信。

  PA设备可以在下列防爆区域运行:

  图 2-2 PROFIBUS-PA

  Zone 0∶ 危险的瓦斯气体经常或长期存在的区域。

  Zone 1∶在正常运行期间，有可能存在危险的瓦斯气体的区域。

  Zone 2∶ 不希望在正常运行;期间存在危险的瓦斯气体的区域。

  传感器/执行器安装在生产现场，而耦合器和控制器等设备则安装在控制室内。即使总线上的设备不在危险现场，也必须通过适当的结构保证它们的本质安全特性。使用DP/PA 耦合器和DP/PA链接器，可以将PROFIBUS-PA设备很方便地集成到PROFIBUS-DP网络中。

  PROFIBUS-PA的组态、编程与故障诊断的方法将在第9章介绍。

  3. PROFIBUS-FMS

  FMS是Field Message Specification(现场总线报文规范)的缩写，用于系统级和车间级不同供应商的自动化系统之间交换过程数据，处理单元级(PLC和PC)的多主站数据通信。

  PROFIBUS-FMS定义了主站与主站之间的通信模型，它使用7层OSI模型的第1、2层和第7层。

  S7-300/400使用通信FB来实现FMS服务，用STEP7组态FMS静态连接来发送和接收数据。PROFIBUS-FMS已经基本上被以太网通信取代，现在很少使用。