PROFIBUS-DP现场总线的结构及应用
PROFIBUS 总线详解
PROFIBUS 总线简介及应用PROFIBUS 是一个用在自动化技术的现场总线标准，常用于PLC 与现场设备的数据通信和控制。
目前的PROFIBUS 可分为二种，分别是大多数人使用的PROFIBUS DP 和用在过程控制的PROFIBUS PA。
通信速率在9.6kb/s~12Mb/s。
PROFIBUS PA（过程自动化，Process Automation）应用在过程自动化系统中，由过程控制系统监控量测设备控制，是本质安全的通信协议，可适用于防爆区域（工业防爆危险区分类中的Ex-zone 0 及Ex-zone 1）。
PROFIBUS DP（分布式周边，Decentralized Peripherals）用在工厂自动化的应用中，可以由中央控制器控制许多的传感器及执行器，也可以利用标准或选用的诊断机能得知各模块的状态。
Profibus DP 是工业现场比较常用的总线形式。
Profibus DP 物理接口一般采用RS485形式，通信线缆包括RS485 的A 和B 两根数据线和一个屏蔽线。
因为Profibus DP 的通信速率较高(最高达12Mb/s),所以现场安装中一定要注意加入阻抗匹配，线缆尽量使用带有屏蔽的线缆。
DP 接头如下，红色的拨片就是匹配阻抗的开关，打到ON 及加入匹配电阻。
需要注意的是同一条Profibus 总线上，只能有两个DP 头打开阻抗匹配。
Profibus 由于其较快的通信速度和较强的故障诊断能力，在工业现场中的到非常广泛的应用。
然而在实际应用过程中，Profibus 总线总会出现一些不理想的情况。
如：1）PLC 控制器和其他需要通信的设备相距比较远，profibus 布线会比较长。
较长的电缆布线会使Profibus 信号不稳定，经常出现数据错误，丢包，设备掉线等情况，使整个系统运行很不稳定。
2）一些电磁干扰特别强的现场，采用电缆布线后也会出现Profibus 通信不稳定的情况。
Profibus_DP概述
应用层（第七层）及PROFIBUS行规
ISO/OSI参考模型的应用层提供用户需要的各种通信服务。 FMS使用LLI(Lower Layer Interface)实现连接的建立及监控。 S7是一种优化的协议，可以通过PROFIBUS实现编程监控等功能。 DP行规规定了相关应用的参数和行规的使用，使不同生产商的DP设 备使用相同的标准。 1: NC/RC行规 2: 编码器行规 3：传动行规 4：操作员控制和过程监控行规
11 0 1 0
通过示波器可以监控信号传输的状态
第四页，共47页。
PROFIBUS
数据传输时的信号形状 •如果电缆过长，则信号开始变圆滑
第五页，共47页。
PROFIBUS
PROFIBUS 电器接口需要注意的问题
1:PROFIBUS接头问题
大于1.5M时，避免连接站的电容性负载引起的导线反射，需要使用附加轴 向电感的总线接头。
PROFIBUS物理层支持光纤通信
第二页，共47页。
PROFIBUS总线段
5V
390Ohm
220Oh m
390Oh m
0V
……
5V
总线终端 电阻开关
390Oh m
220Oh m
390Oh m
连PROFIBUS电缆
0V
第三页，共47页。
PROFIBUS
数据传输时的信号形状
B导线
二进制信号
A导线
10
PROFIBUS(RS485)使用的是屏蔽双绞电缆，PROFIBUS的 第一层实现对称的数据传输，一个总线段的导线是屏蔽双 绞电缆，段的两端各有一个终端电阻。
传输速率： 9.6Kbit/sec~12Mbit/sec
《PROFIBUS总线》PPT课件
8>使用半双工传输； 9>地址定义范围为:0～127； 10>使用两类站:主站 <主动站,具有总线存取控制权
>和从站 <被动站,没有总线存取控制权>； 11>总线存取基于混合、分散、集中3种方式； 12>数据传输服务有两类: 非循环的:有/无应答要求的发送数据;有应答要求的
发送和请求数据. 循环的 <轮询>:有应答要求的发送和请求数据.
〔1〕NC/RC行规 <3.052>:机床和装配机器人
〔2〕编码器行规 <3.062>:回转式、转角式 和线性编码器与PROFlBUS-DP的连接.
〔3〕变速传动行规 <3.071>:传动技术设备 生产厂商共同制定了PROFIDRIVE行规.
〔4〕操作员控制和过程监视行规 <HMI>:通 过PROFIBUS-DP与更高一级自动化部件的连
PROFIBUS通信模型
第三节 PROFIBUS的通信模型
一、物理层 1.DP/FMS<RS-485>的物理层 2.DP/FMS<光缆>的物理层 3.PA的物理层
1.DP/FMS<RS-485>的物理层
屏蔽双绞电缆符合EIA RS-485标准<也称 H2>
总线段的两端各有一个终端器 传输速率从9.6kbit/s到12Mbit/s可选
组成部分 <TYPEIII>； 20XX成为中国的机械行业标准/T10308-3-
2001.
PROFIBUS由以下三个兼容部分组成: 1.PROFIBUS-DP 用于传感器和执行器级的高速数据传输,它以
DIN19245的第三部分为基础,根据其所需要达 到的目标对通信功能加以扩充,DP的传输速率 可达12Mbit/s,一般构成单主站系统,主站、 从站间采用循环数据传输方式工作.
PROFIBUSDP现场总线通信网络及应用系统
现场 设备
图8-32 PROFIBUS的典型应用
5.2 PROFIBUS-DP的通信模型
1. PROFIBUS-DP的物理层 PROFIBUS-DP的物理层支持屏蔽双绞线和光纤电缆两种
传输介质。
（1）DP（RS-485）的物理层 对于屏蔽双绞电缆的基本类型来说，PROFIBUS的物理层
（第1层）实现对称的数据传输，符合EIA RS-485标准 （也称为H2）。一个总线段内的导线是屏蔽双绞电缆，段 的两端各有一个终端器，如图8-33所示。
PROFRIBUS-DP协议的实现有两种方式：一种通过软件实 现，原则上只要微处理器或微控制器配有内部或外部的异 步串行通信接口（UART），PROFIBUS-DP协议在任何微 处理器或微控制器上都可以实现。但是，如果协议的传输 速率超过500kbps时，则应当使用ASIC通信控制器。
采用何种方式，主要取决于现场设备的复杂程度、需要的 性能和功能。
当总线系统运行的传输速率大于1.5Mbps时，由于所连接 站的电容性负载而引起导线反射，因此必须使用附加有轴 向电感的总线连接插头，如图8-36所示。
表8-11 9针D型连接器的针脚分配
引脚号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
信号名称
设计含义
SHIELD 屏蔽或功能地24V
M24
输出电压的地（辅助电源）
PROFIBUS-FMS：它的设计是旨在解决车间一级通用性通
信任务，FMS提供大量的通信服务，用以完成以中等传输 速率进行的循环和非循环的通信任务。
为了满足苛刻的实时要求，PROFIBUS协议具有如下特点：
➢ （1）不支持长信息段>235B（实际最大长度为255B，数 据最大长度244B，典型长度120B）。
[现场总线]PROFIBUS–DP解析
![[现场总线]PROFIBUS–DP解析](https://img.taocdn.com/s3/m/cb7c3a1d5f0e7cd184253672.png)
GSD文件可分为三个部分：
（1）总规范：包括了生产厂商和设备名称．硬件和软件版本．波特率．监视时间间隔．总线插头指定信号。
（2）与DP有关的规范：包括适用于主站的各项参数，如允许从站个数．上装／下装能力。
（3）与DP从站有关的规范：包括了与从站有关的一切规范，如输入／输出通道数．类型．诊断数据等。
①传输技术：RS－485双绞线．双线电缆或光缆。波特率从9.6K bit/s到12M bit/s。
②总线存取：各主站间令牌传递，主站与从站间为主－从传送。支持单主或多主系统。总线上最站点（主－从设备）数为126。
③通信：点对点（用户数据传送）或广播（控制指令）。循环主－从用户数据传送和非循环主－主数据传送。
2.扩展DP功能
DP扩展功能是对DP基本功能的补充，与DP基本功能兼容。
（１） DPM1与DP从站间非循环的数据传输。
（２） 带DDLM读和DDLM写的非循环读／写功能，可读写从站任何希望数据。
（３） 报警响应，DP基本功能允许DP从站用诊断信息向主站自发地传输事件，而新增的DDLM－ALAM－ACK功能被用来直接响应从DP从站上接收的报警数据。
[现场总线]PROFIBUS–DP解析
１．PROFIBUS –DP用于现场层的高速数据传送。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站（PLC）程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态．诊断和报警处理。
（本站诊断操作：本站设备的一般操作状态，如温度过高．压力过低。
（模块诊断操作：一个站点的某具体I/O模块故障。
（通过诊断操作：一个单独输入／输出位的故障。
PROFIBUS-DP
令牌传递过程
连接到DP网络的主站按节点地址的升序组成一个 逻辑令牌环。控制令牌从一个主站传递到下一个 主站。令牌提供访问总线的权利，并通过令牌帧 在主站间传递。具有HAS（highist address station) 的主站将令牌传递给具有最低总线地址的主站， 现成令牌环。
发送且请求数据须应答SRD
FDL-REPLY-UPDATE.request(SSAP, L-sdu, Servclass，Transmit)
FDL-REPLY-UPDATE.confirm (SSAP, Serv-class , Lstatus)
FDL-DATA-REPLY. request(DSAP, SSAP, Rem-add, L-sdu, Serv-class)
主站和从站初始化
上电后，主站和从站进入Offline状态，执行 自检。主站加载总线参数集，从站加载相 应的诊断响应信息，主站开始监听总线令 牌，从站等待主站对其设置参数
总线上令牌环的建立
主站准备好进入总线令牌环，处于听令牌 状态。在一定时间内主站如果没有听到总 线上有信号传递，就开始自己生成令牌并 初始化令牌环。然后该主站做一次对全体 可能主站地址的状态询问，根据收到应答 结果确定活动主站表和本主站所辖站地址 范围。LAS的形成即标志着令牌环初始化的 完成
前驱站PS（Previous Station)：传递令牌给自 己的站的地址
后继站NS(Next Station):将要传递令牌的目 的站地址
图示令牌传递
主从数据通信
Profibus-DP的工作过程
Profibus-DP的工作过程
1. 主站和从站初始化 2. 总线上令牌的建立 3. 与从站通信的初始化 4. 用户的交换数据通信
PROFIBUS-DP现场总线技术在HFW焊管机组电气系统中的应用
０ 前 言
随着 自动 化技Байду номын сангаас 的不 断提 高和发 展 ，越来 越
１ 机 组 电气 系统 的 Ｐ ＲｏＦ Ｂ — Ｉ ＵＳ ＤＰ总 线
１１ 电气 系统工作 原理 简介 ．
多 的现场 总线技 术应 用于 工业 现场 。现 场总线 作 为计 算机 、通讯 、仪 表仪 器及 控制 等技 术高 度集
成 和综合 的产 物 ，已成为 当今 自动化 领 域技术 发 展 的热点 。工业 现场 总 线 Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ — Ｐ系统 结 Ｒ ＦＢ Ｓ Ｄ
ｓａｉ ｎ ａ ｄ Ｓ —４ ０ Ｓ ｅ ｎ Ｌ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｓ ｍ ｏ ｏ ｅ ｔ ． ｕ ｏ ｎ ｃ ｉｎ ａ ｄ ｐ ｏ ｒ ｍ ｅ ｉ ｎ ｗ ｒ ｅ ａａ ｅｙ ｔ ｔ ｎ ７ ０ ｉｍｅ ｓ Ｐ Ｃ． ｎ ｈ ｙ ｔ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓ ｂ ｓ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｒ ｇａ ｄ ｓｇ ｅ ｅ ｓ ｐ ｒ ｔｌ ｏ ｅ ｏ
关键 词 ：Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ — Ｐ；ＭＭ４ ０变频 器 ；Ｐ Ｃ Ｒ ＦＢ Ｓ Ｄ ４ Ｌ
中图分类 号：Ｔ ９ ８ Ｅ ７
文 献标 志码 ：Ｂ
文 章编 号 ：１０ — ９８２ １）１０ ４— ６ ０ １３３ （０ １－ ０６ ０ １
Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ＲＯＦＩ ｐ ｉ ｔｏ ｆＰ ｃ ＢＵＳ ＤＰ Ｆ ｅｄ Ｂｕ ｃ ｎ ｌｇ － ｉｌ ｓＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｎ ＨＦＷ ｉ ｅＵｎ ｔ ｅ ｔｉａ ｙ ｔ ｍ Ｐ ｐ ｉｓＥｌｃｒｃ ｌ ｓｅ Ｓ
ｅ ｐ ｔ ｔｄ ｈ Ｐ ｘ ａ ｉ ｅ ．Ｔ ｅ ａ ＲＯＦ Ｂ Ｉ ＵＳ—ＤＰ ｆ ｌ ｂ ｓ ｓ ｓｅ ｐ ｓ ｅ ｓ ｓ ｓ ｖ ｒ ｌ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ，ｕ ｈ ａ ｉ ｌ ｔ ｃ ｕ ｅ ｍｕ ｈ ｅ ｄ ｕ ｙ ｔ ｍ ｏ ｓ ｓ ｅ ｅ ｅ ａ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｓ ｃ ｓ ｓｍｐｅ ｓｒ ｔｒ ， ｃ ｉ ｕ
Profibus-DP高压直流输电现场总线通信系统设计
摘 要 ：本文针对现场总线通信系统的现状，以 HCM3 0 0 0 高压直流控制保护平台为依托，提 出 了 将 Profibus-DP现场总线技术应用于 高压直流输电通信系统中，详细介绍了现场总线通信板卡ECM的软硬件设计，研 究 了 应 用 于 HCM3000平台 的运行时系统VxWorks和图形化 工 程 开 发 工 具 ViGET的设计和实现方法，并完成了整体测试和验证，对于高压直流输电工程具有重要的应用价值。
作者简介 王 理 想 （1 9 8 6 - ) ， 男，硕 士 研 究 生 ，助理 研 究 员 。研究方向为教 育技术，SDN, 大数据。 石 琳 （1 9 8 6 - ) , 女 ，硕士研究 生。研究方向为教育信息技术。 廖 永 红 （19 6 8 - ) ，男，硕 士 研 究 生 ，教授。研究方向为工业互联网、 大数据。
系建构一一 基 于 全 国 5 9 6 所 高 校 的 实 证 研 究 [J] . 中国电化教 育 ，2020 (08): 48-54. [5] 黄 慧 荣 . 德 国 “双元 制”职业教育考核评价体系的特点及启示 [J] . 中 国 多 媒 体 与 网 络 教 学 学 报 （中旬刊），2020 (07): 93-95. [6] 阳 军 ，殷 遇 骞 ，曾 帅 .高 等 职 业 院 校 教学 质量 评价与质 量保障 体 系 建 设 实 证 研 究 [J] . 高 教 学 刊 ，2020(24): 193-196.
参考文献 [1] 教 育 部 . 《教 育 信 息 化 十 年 发 展 规 划 （2011-2020年 ）》 [2] 教 育 部 . 教 育 部 关 于 印 发 《教 育 信 息 化 2 . 0 行动计划》 的通知
[EB/0L].h t t p ://,2018-04-18 [EB/OL]. h t t p : / /www.moe. / s 78/A16/moe_ 789/201203/
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PROFIBUS-DP现场总线的结构及应用
Profibus 的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170 作保证，并经实
际应用验证具有普遍性。
目前已广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和
楼宇、交通电力等领域。
Profibus 由3 个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分布I/O 系统）、PROFIBUS-PA（Process Automation，现场总线信息规范）和PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification，过程自动化）。
PROFIBUS-DP 是一种高速、低成本通信，专门用于设备级控制系统与分散
式I/O 的通信。
使用PROFIBUS-DP 可取代24V DC 或4～20mA 信号传输。
PORFIBUS-PA 专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构连在一根总线上，
并有本质安全规范。
PROFIBUS-FMS 用于车间级监控网络，是一个令牌结构的
实时多主网络。
1．PROFIBUS 的协议结构PROFIBUS 协议结构是根据ISO7498 国际标准，以OSI 作为参考模型的。
PROFIBUS-DP 定义了第1、2 层和用户接口。
第3
到7 层未加描述。
用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，
并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP 设备的设备行为。
PROFIBUS-FMS 定义了第1、2、7 层，应用层包括现场总线信息规范（FMS）和低层接口（LLI）。
FMS 包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务；LLI 协
调不同的通信关系并提供不依赖设备的第2 层访问接口。
PROFIBUS-PA 的数
据传输采用扩展的PROFIBUS-DP 协议。
另外，PA 还描述了现场设备行为的
PA 行规。
根据IEC1157-2 标准，PA 的传输技术可确保其本质安全性，而且可
通过总线给现场设备供电。
使用连接器可在DP 上扩展PA 网络。
2．PROFIBUS 的传输技术PROFIBUS 提供了三种数据传输型式：RS-485 传。