西门子3VA1132-4GD42-0AA0

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2.的特点

现场总线系统打破了传统控制系统的结构形式，其在技术上具有以下特点：

（1）系统的开放性现场总线致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。用户可根据自己的需要，通过现场总线把来自不同厂商的产品组成大小随意的开放互连系统。

（2）互操作性与互用性互操作性是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通；而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可实现相互替换。

（3）现场设备的智能化与功能自治性它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。www.

（4）系统结构的高度分散性现场总线构成一种新的全分散式控制系统的体系结构，从根本上改变了集中与分散相结合的dcs体系，简化了系统结构，提高了可靠性。

（5）对现场环境的适应性现场总线是专为现场环境而设计的，支持各种通信介质，具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现供电与通信，并可满足本质安全防爆要求等。

3.现场总线的优点

由于现场总线系统结构的简化，使控制系统从设计、安装、投运到正常生产运行及检修维护，都体现出优越性。现场总线的优点如下：

（1）节省硬件数量与投资由于分散在现场的智能设备能直接执行多种传感、测量、控制、报警和计算功能，因而可减少变送器的数量，不再需要单独的调节器、计算单元等，也不再需要dcs系统的信号调理、转换、隔离等功能单元及其复杂接线，还可以用pc机作为操作站，从而节省了一大笔硬件投资，并可减少控制室的占地面积。

（2）节省安装费用现场总线系统的接线十分简单，一对双绞线或一条电缆上通常可挂接多个设备，因而电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大减少，连线设计与接头校对的工作量也大大减少。当需要增加现场控制设备时，*增设新的电缆，可就近连接在原有的电缆上，既节省了投资，又减少了设计、安装的工作量。据有关典型试验工程的测算资料表明，可节约安装费用60％以上。

（3）节省维护开销现场控制设备具有自诊断与简单故障处理的能力，并通过将相关的诊断维护信息送往控制室，用户可以查询所有设备的运行，诊断维护信息，以便早期分析故障原因并快除，缩短了维护停工时间，同时由于系统结构简化，连线简单而减少了维护工作量。

（4）用户具有高度的系统集成主动权用户可以自由选择不同厂商所提供的设备来集成系统。避免因选择了某一品牌的产品而限制了使用设备的选择范围，不会为系统集成中不兼容的协议、接口而一筹莫展，使系统集成过程中的主动权牢牢掌握在用户手中。

（5）提高了系统的准确性与可靠性现场设备的智能化、数字化，与模拟信号相比，从根本上提高了测量与控制的精确度，减少了传送误差。简化的系统结构，设备与连线减少，现场设备内部功能加强，减少了信号的往返传输，提高了系统的工作可靠性。

此外，由于它的设备标准化，功能模块化，因而还具有设计简单，易于重构等优点。

profibus的较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，信息规范）和profibus-fms（fieldbus message specification，过程自动化）。

profibus-dp是一种高速、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。*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*2层访问接口。profibus-pa的采用扩展的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提供了三种型式：rs-485传输、iec1157-2传输和光纤传输。

（1) rs-485传输技术

rs-485传输是profibus较常用的一种传输技术，通常称之为h2。rs-485传输技术用于profibus-dp与profibus-fms。

rs-485传输技术基本特征是：网络拓扑为线性总线，两端有有源的总线终端电阻；传输速率为9.6kbps~12mbps；介质为屏蔽双绞电缆，也可屏蔽，取决于环境条件；不带中继时每分段可连接32个站，带中继时可多到127个站。

rs-485安装要点：全部设备均与总线连接；每个分段上较多可接32个站（主站或从站）；每段的头和尾各有一个总线终端电阻，确保操作运行不发生误差；两个总线终端电阻必须一直有；当分段站**过32个时，必须使用中继器用以连接各总线段，串联的中继器一般不**过4个；传输速率可选用9.6kbps~12mbps，一旦设备投入运行，全部设备均需选用同一传输速率。电缆较大长度取决于传输速率。

采用rs-485传输技术的profibus网络较好使用9针d型插头。当连接各站时，应确保数据线不要拧绞，系统在高电磁发射环境下运行应使用带屏蔽的电缆，屏蔽可提高电磁兼容性（emc）。如用屏蔽编织线和屏蔽箔，应在两端与保护接地连接，并通过尽可能的大面积屏蔽接线来复盖，以保持良好的传导性。

（2）iec1157-2传输技术

iec1l57-2的传输技术用于profibus-pa，能满足化工和石油化工业的要求。它可保持其本质安全性，并通过总线对现场设备供电。iec1157-2是一种位同步协议，可进行无电流的连续传输，通常称为h1。

（3）光纤传输技术

profibus系统在电磁干扰很大的环境下应用时，可使用光纤导体，以增加高速传输的距离。可使用两种光纤导体：一种是价格低廉的塑料纤维导体，供距离小于50m情况下使用；另一种是玻璃纤维导体，供距离小于1km情况下使用。

许多厂商提供**总线插头可将rs-485信号转换成光纤导体信号或将光纤导体信号转换成rs-485信号。

3. profibus总线存取控制技术

profibus-dp、fms、pa均采用一样的总线存取控制技术，它是通过osi参考模型*2层（数据链路层）来实现的，它包括保数据可靠性技术及传输协议和报文处理。在profibus中，*2层称之为现场总线数据链路层（fdl，fieldbus data bbbb）。介质存取控制（m a c，medium access control）具体控制的程序，mac必须确保在任何一个时刻只有一个站点发送数据。profibus协议的设计要满足介质存取控制的两个基本要求：

1）在复杂的自动化系统（主站）间的通信，必须保证在确切限定的时间间隔中，任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务。

2）在复杂的程序控制器和简单的i/o设备（从站）间通信，应尽可能快速又简单地完成数据的实时传输。

因此profibus主站之间采用令牌传送方式，主站与从站之间采用主从方式。令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的时间内得到总线存取权（令牌），令牌在所有主站中循环一周的较长时间是事先规定的。在profibus中，令牌传递仅在各主站之间进行。主站得到总线存取令牌时可依照主-从通信关系表与所有从站通信，向从站发送或读取信息，也可依照主-主通信关系表与所有主站通信。所以可能有3种系统配置：纯主-从系统、纯主-主系统和混合系统。

在总线系统初建时，主站介质存取控制mac的任务是制定总线上的站点分配并建立逻辑环。在总线运行期间，断电或损坏的主站必须从环中排除，新上电的主站必须加入逻辑环。

*2层的另一重要工作任务是保证数据的高度完整性。profibus在*2层按照非连接的模式操作，除提供点对点逻辑外，还提供多点通信，包括广播和选择广播功能。