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PROFIBUS 现场总线
一、PROFIBUS 现场总线概述
PROFIBUS (Process Fieldbus的缩写)是一种国际化的、开放的、不依赖于设备生产商的现场总线标准。它广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等其他自动化领域。
二、PROFIBUS的通信模型
PROFIBUS通信模型参照了ISO/OSI参考模型的第1层（物理层）和第2层（数据链路层），其中FMS还采用了第7层（应用层）,另外增加了用户层。
PROFIBUS－DP和PROFIBUS－FMS的第1层和第2层相同， PROFIBUS-FMS有第7层，PROFIBUS－DP无第7层。PROFIBUS－PA有第1层和第2层，但与DP/FMS有区别，无第7层。

PROFIBUS通信模型
三、 协议通信方法
PROFIBUS提供了三种通信协议类型：DP、FMS和PA。
1、PROFIBUS－DP
PROFIBUS－DP通信协议定义了第1层、第2层和用户接口层，未定义第3层到第7层，这种精简的结构确保了数据传输的高速有效。直接数据链路映象（DDLM，direct data link mapper）提供了访问第2层的用户接口，用户接口规定了用户和系统以及各类设备可以调用的应用功能，并描述了各种设备的设备行为。物理层采用RS—485传输技术或光纤传输技术。DP协议的用户层包括DP基本功能、DP扩展功能和DP行规。
2、PROFIBUS－FMS
PROFIBUS－FMS通信协议定义了第1层、第2层和第7层，第7层又分为现场总线报文规范（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通信服务。LLI协调不同的通信关系，并向FMS提供不依赖于设备的对第2层的访问接口。第2层现场总线数据链路（FDL，fieldbus data link）用于完成总线访问控制及保证数据的可靠性。第1层采用RS—485传输技术或光纤传输技术。
PROFIBUS－DP和PROFIBUS－FMS使用相同的传输技术和总线存取协议，因此，它们可以同时在同一根电缆上运行。
3．PROFIBUS－PA
PROFIBUS－PA使用扩展的PROFIBUS－DP协议进行数据传输，另外还规定了现场设备的设备行规。根据IEC1158-2标准，这种传输技术可以确保其本质安全，并可以通过总线对现场设备供电。使用DP/PA段耦合器可将PROFIBUS－PA设备集成到PROFIBUS－DP网段中。
四、PROFIBUS的数据传输和拓扑结构
1、用于DP和FMS的RS-485传输技术
（1）传输程序
用于PROFIBUS RS-485的传输程序是以半双工、异步、无间隙同步为基础的。数据发送用NRZ（不归零）编码，即1个字符祯为11位（bit）。当发送位（bit）时，由二进制“0”到“1”转换期间的信号形状不改变。
B导线
二进制信号 1 0 1 1 0 1
A 导线 （2）传输电缆
最大长度与波特率有关，速率越高，距离越短总线上的所有设备（站点）都要采用相同的传输速率，A型电缆（0.34mm )和B型电缆(0.22mm )。
（3）、总线连接
国际性的PROFIBUS标准EN50170推荐使用9针D型连接器用于总线站与总线的相互连接。D型连接器的插座与总线站相连接，而D型连接器的插头与总线电缆相连接。
（4）、拓扑结构

PROFIBUS——DP单主站系统
当需要连接的站超过32个时，必须将PROFIBUS系统分成若干个总线段，使用中继器连接各个总线段。

由中继器构成连接段
2、用于PA的IEC61158-2传输技术
PROFIBUS-PA采用符合IECl158-2标准的传输技术。这种技术确保本质安全并通过总线直接给现场设备供电。数据传输使用非直流传输的位同步、曼彻斯特编码 (也称H1编码)。
（1）、数据传输
用曼彻斯特编码传输数据时，信号从0变到1时发送二进制 “0”，信号从1变到0时发送二进制 “1”。数据的发送采用调节电流+/-9mA到总线系统的基本电流IB的方法来实现，如图6-7所示。传输速率为31.25kbit/s。
（2）、传输电缆
传输介质是屏蔽/非屏蔽双绞线，总线电缆的特性决定了总线的最大扩展、可连接的总线站数和对电磁干扰的灵敏度。
（3）、总线连接
在一个PA总线段上最多可连接32个站。最大的总线段长度在很大程度上取决于供电装置、导线类型和所连接的站的电流消耗。

PA的总线连接
（4）、拓扑结构
PROFIBUS-PA的网络拓扑结构可以有多种形式，可以实现树形、总线型或其组合结构。