Profibus总线的特点和应用

1、Profibus总线特点
Profibus作为业界最成功、应用最广泛的现场总线技术，除具有一般现场总线的一切优点外，还有许多自身的特点，具体表现如下：
①最大传输信息长度为255字节，最大数据长度为244字节，典型长度为120字节。
②网络拓扑为线型、树型或总线型，两端带有有源的总线终端电阻。
③传输速率取决于网络拓扑和总线长度，从9.6kbps到12Mbps不等。
④站点数量取决于信号特性，如使用屏蔽双绞线，每段可以接入32个站点(无转发器)，最多可以接入127个站点(带转发器)。
⑤传输介质为屏蔽/非屏蔽式光缆。
⑥当用双绞线时，传输距离最长可达9.6km，用光缆时最大传输长度为90km。
⑦Profibus-DP和Profibus-FMS的传输技术为RS-485方式、Profibus-PA遵守IEC1158-2传输标准和光缆传输。
⑧采用单一的总线访问协议，包括主站之间的令牌传递方式和主站与从站之间的主从方式。
⑨数据传输服务包括循环和非循环两类。
Profibus总线的突出特点是可使分散式数字化控制器从现场层到车间级实现网络化，该系统分为主站和从站两种类型。主站决定总线的数据通信，当主站得到总线控制权(令牌)后，即使没有外界请求也可以主动传送信息。从站为外围设备，典型的从站包括输入/输出设备、控制器、驱动器和测量变送器。它们没有总线控制权，仅对接收到的信息给予确认或当主站发出请求时向主站发送信息。根据应用的特点，Profibus分为Profibus-DP、Profibus-FMS和Profibus-PA三个兼容版本。
2、Profibus的三个版本
①Profibus-DP
Profibus-DP使用OSI参考模型的第1层、第2层和用户接口层，第3层到第7层未加以描述，这种结构确保了数据传输的快速和有效，直接数据链路映(DDLM，DirectDataLinkMapper)提供易于进人第2层的用户接口。用户接口规定了用户和系统之间，以及不同设备可以相互调用的应用功能，并详细说明了各种Profibus-DP设备的设备行为，还提供了传输用的RS-485传输技术或光缆。
②Profibu-FMS
Profibus-FMS主要用来解决车间级通用性通信任务，提供大量的通信服务，完成中等速度的循环和非循环通信任务，主要用于纺织工业、楼宇自动化、运动控制、低压开关设备等自动控制系统，一般构成实时多主网络控制系统。Profibus-FMS定义了OSI参考模型的第1层、第2层和第7层，应用层包括现场总线信息规范(FMS，Fieldbus Message Specification)和低层接口(LLI，Lower Layer Interface)。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协调了不同的通信关系，并向FMS提供不依赖于设备访问第2层的功能。第2层现场总线数据链路(FDL)可完成总线访问控制和数据的可靠传输，它还为Profibus-FMS提供了RS-485传输技术或光缆传输两种方式。
③Profibus-PA
Profibus-PA是专为过程自动化而设计的，提供标准的本质安全传输技术，用于对安全性要求较高的场合和使用总线供电的站点。Profibus-PA将自动化系统和过程控制系统与压力、温度和液位变送器等现场设备连接起来，代替了4-20mA模拟信号传输技术，在现场设备的规划、敷设电缆、调试、运行和维护等方面可节约成本40%以上，并大大提高了系统功能和安全可靠性，一般与Profibus-FMS和Profibus-DP混合使用。
Profibus-PA数据传输采用扩展的Profibus-DP协议，还使用了描述现场设备行为的行规。根据IEC1158-2标准，这种传输技术可确保其本质安全性并实现现场设备通过总线供电的功能、在使用分段式耦合器的情况下，Profibus-PA设备能很方便地集成到Profibus-DP网络。
Profibus-PA和Profibus-FMS系统使用了同样的传输技术和统一的总线访问协议，因此这两套系统可在同一根电缆上同时操作。
3、Profibus的应用
Profibus作为工业界最具代表作的现场总线技术，应用领域丰常广泛。它既适用于工业自动化中离散加工过程，也适用于流程自动化中连续和批处理过程，而且随着技术的不断进步，其应用领域呈现出进一步扩大之势。目前具体的应用领域主要在以下几个方面：
①制造业自动化-如汽车制造(机器人、装配线、冲压线)、造纸、纺织等。
②过程控制自动化-如石化、制药、水泥生产、食品生产、啤酒生产等。
③电力-发电、输配电等。
④楼宇-空调控制、风机控制、照明控制等。
⑤铁路系统-信号系统等。
另外，Profibus现场总线在冶金、交通、水利、水处理等自动化领域中也得到了广泛应用。