PROFIBUS現(xiàn)場總線由哪部分組成

PROFIBUS是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現(xiàn)場總線標準。廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通、電力等其他領域自動化。PROFIBUS由三個兼容部分組成，即PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery）、PROFIBUS-PA（Process Automation）、PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification）。

（1） PROFIBUS-DP：是一種高速低成本通信，用于設備級控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代24VDC或4-20mA信號傳輸。主站和從站之間采用輪詢的通訊方式，主要應用于自動化系統(tǒng)中單元級和現(xiàn)場級通信。

（2） PROFIBUS-PA：專為過程自動化設計，可使傳感器和執(zhí)行機構聯(lián)在一根總線上，并有本征安全規(guī)范。電源和通信數(shù)據通過總線并行傳輸，主要用于面向過程自動化系統(tǒng)中單元級和現(xiàn)場級通訊。

（3） PROFIBUS-FMS：用于車間級監(jiān)控網絡，是一個令牌結構、實時多主網絡。定義了主站和主站之間的通訊模型，主要用于自動化系統(tǒng)中系統(tǒng)級和車間級的過程數(shù)據交換。

PROFIBUS協(xié)議結構

PROFIBUS協(xié)議結構是根據ISO7498國際準，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網絡（Open System Interconnection-SIO）作為參考模型的。OSI模型是現(xiàn)場總線技術的基礎。對于工業(yè)控制底層網絡來說，單個節(jié)點面向控制的信息量不大，信息傳輸?shù)娜蝿障鄬Ρ容^簡單，但實時性、快速性的要求較高?，F(xiàn)場總線采用的通信模型大都在OSI模型的基礎上進行了不同程度的簡化。

（1） PROFIBUS-DP：定義了第1、2層和用戶接口。第3到7層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設備可調用的應用功能，并詳細說明了各種不同PROFIBUS-DP設備的設備行為。

（2） PROFIBUS-FMS：定義了第1、2、7層，應用層包括現(xiàn)場總線信息規(guī)范（Fieldbus Message Specification-FMS）和低層接口（Lower Layer Interface-LLI）。FMS包括了應用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務。LLI協(xié)調不同的通信關系并提供不依賴設備的第二層訪問接口。

（3） PROFIBUS-PA：PA的數(shù)據傳輸采用擴展的PROFIBUS-DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場設備行為的PA行規(guī)。根據IEC1158-2標準，PA的傳輸技術可確保其本征安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網絡。

PROFIBUS基本特性

Profibus可使分散式數(shù)字化控制器從現(xiàn)場底層到車間級網絡化，與其他現(xiàn)場總線相比，Profibus的重要優(yōu)點是具有穩(wěn)定的國際標準EN50170作保證，并經實際應用驗證具有普遍性，它包括了加工制造、過程和數(shù)字自動化等廣泛的應用領域，并可同時實現(xiàn)集中控制、分散控制和混合控制三種方式。該系統(tǒng)分為主站和從站：

主站決定總線的數(shù)據通信，當主站得到總線控制權（令牌）時，沒有外界請求也可以主動發(fā)送信息。在Profibus協(xié)議中主站也稱為主動站。

從站為外圍設備，典型的從站包括：輸入/輸出裝置、閥門、驅動器和測量發(fā)射器。它們沒有總線控制權，僅對接收到的信息給予確認或當主站發(fā)出請求時向它發(fā)送信息。從站也稱為被動站。由于從站只需總線協(xié)議的一小部分，所以實施起來特別經濟。

PROFIBUS的通信介質訪問控制方式

PROFIBUS的通信介質訪問方式為分布式令牌方式，是一種時間觸發(fā)的網絡協(xié)議。主節(jié)點之間為令牌環(huán)傳遞方式，主節(jié)點和從節(jié)點之間為主從輪詢方式。當主節(jié)點得到令牌后，允許它在一定的時間內與從節(jié)點和（或）其他主節(jié)點通信。令牌在所有主節(jié)點中循環(huán)一周期的最長時間（設定周期TTR）是事先預定的，決定了各主節(jié)點的令牌具體保持時間的長短。主節(jié)點之間傳輸數(shù)據必須保證在事先定義的時間間隔內主節(jié)點有充足的時間完成通訊任務，主節(jié)點與從節(jié)點之間的數(shù)據交換要盡可能快且簡單地完成數(shù)據傳輸。

為此，PROFIBUS的介質訪問控制MAC協(xié)議設置了兩類時鐘計時器：一類是令牌運行周期計時器，用于令牌的實際運行周期TRR計時；另一類是持牌計時器，用于主節(jié)點令牌保持時間TTH計時，當令牌到達某個主節(jié)點時，此節(jié)點的周期計時器開始計時。

當令牌又一次到達主節(jié)點時，MAC將周期計時器的TRR值與設定周期值TTR的差值賦給持牌計時器，即TTH=TTR-TRR，持牌器根據該值控制信息的傳送。

在持牌計時器控制信息發(fā)送時，如果令牌到達超時，即TTH《0，則此節(jié)點只可以發(fā)送一個高優(yōu)先級信息；如果令牌及時到達，則此節(jié)點可以連續(xù)發(fā)送多個等待發(fā)送的高優(yōu)先級信息后，直到高優(yōu)先級信息全部發(fā)送完畢，或者超過持牌時間。如果發(fā)完所有待發(fā)送的高優(yōu)先級信息，仍有持牌時間，則可以用同樣的方式發(fā)送低優(yōu)先級信息。無論發(fā)送高優(yōu)先級還是低優(yōu)先級信息，都只在發(fā)送前檢測持牌時間是否超時，而不是預先檢測發(fā)送完此信息是否超時，此種檢測方法意味著信息發(fā)送不可避免地造成持牌時間超時，影響了周期性實時通信的實現(xiàn)。