西门子3VA1140-3EE42-0AA0

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是将自动化较底层的现场控制器和现场智能设备等互连的实时控制通信网络，它遵循iso的osi开放系统互连参考模型的全部或部分通信协议。现场总线控制系统(fieldbus control system，fcs)则是用开放的现场总线控制通信网络，将自动化较底层的现场控制器和现场智能仪表设备互连的实时网络控制系统。

一般而言，现场总线与局域网的区别有以下两点。

1)按功能比较，现场总线连接自动化较底层的现场控制器和现场智能仪表设备，网线上传输的是小批量数据信息，如检测信息、状态信息、控制信息等，传输速率低，但实时性高。简而言之，现场总线是一种实时控制网络。局域网用于连接局部区域的各台计算机，网线上传输的是大批量的数字信息，如文本、声音、图像等，传输速率高，但不要求实时性。从这个意义而言，局域网是一种高速信息网络。

2)按实现方式比较，现场总线可采用各种通信介质，如双绞线、线、光纤、无线、红外线等，实现。局域网需要**电缆，如同轴电缆、光纤等，实现成本高。

根据国际**(international electrotechnical commlssion，iec)标准和现场总线基金会( fieldbus foundation，ff)的定义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。

现场总线主要是面向过程控制，除传输数字与模拟信号的直接信息外，还可传输控制信息，网络交换的数据单元是帧( frame)。与(distributed controlsystem，)相比，现场总线控制系统具有可靠性高、更好的安全性、互换性和互操作性、开放性及分散性等优点。

总之，现场总线是将自动化较底层的现场控制器和现场智能仪表设备互连的实时控制通信网络，它遵循iso/osi开放系统互联参考模型的全部或部分通信协议

profibus是由siemens公司提出并极力倡导，已先后成为德国国家标准din19245和欧洲标准en50170，是一种开放而独立的总线标准，在、工业过程控制、智能建筑中充当通信网络。profibus由profibus-pa、profibus-dp和profibus-fms3个系列组成。profibus-pa (process automation)用于过程自动化的低速，其基本特性同ff的hl总线，可以提供总线供电和本质安全，并得到了**(asic)和软件的支持。profibus-dp与profibus-pa兼容，基本特性同ff的h2总线，可实现高速传输，适用于分散的外部设备和自控设备之间的高速，用于连接profibus-pa和加工自动化。profibus-fms适用于一般自动化的中速，主要用于、执行器、传动、、纺织和楼宇自动化等。后两个系列采用rs485通信标准，传输速率从9.6kb/s～12mb/s，传输距离从100～1200m（与传输速率有关）。介质存取控制的基本方式为主站之间的令牌方式和主站与从站之间的主从方式，以及综合这两种方式的混合方式。profibus是一种比较成熟的总线，在工程上的应用十分广泛。

多年来，profibus，成功地应用于制造业、楼宇、过程控制和电站自动化，profibus产品在世界市场上被普遍接受，市场占有率超过40%，年增长率20%～30%，目前支持profibus标准的产品超过1500多种，分别来自国际上250多个生产厂家。在世界范围内已安装运行的profibus设备已超过200万台。profibus是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的标准，总线存取协议是通过osi参考模型第二层（数据链路层）来实现的，它包括了保数据可靠性技术及传输协议和报文处理。由profibus-fms、profibus-dp和profibus-pa组成了profibus系列。

profibus-fms主要用于工厂、楼宇自动化的单元级，实现对变量的访问、程序调用、运行控制及事件管理等；profibus-dp主要用于现场级的高速、解决自动控制系统（如plc、pc等）通过高速串行总线与分散的现场设备（i/o、驱动器、阀门等）之间的通信任务。profibus-pa是profibus-dp在保持其通信协议的条件下，增加了对现场仪表而言优选的传输技术，是profibus-dp向现场的延伸。

根据国际**iec1158定义(后改为iec61158 )，现场总线是“安装在生产过程区域的现场设备、仪表与控制室内的自动控制装置、系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线”。或者说，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。

自现场总线概念提出以来，**各大**自控和仪表公司开发了数十种现场总线，目前在**范围内被广泛认可的现场总线系统包括：profibus、ff、controlnet、profinet、pnet等**总线系统。

profibus现场总线系统介绍

(1) profibus是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、等其他领域自动化。

(2) profibus由三个兼容部分组成，即profibus-dp（decentralized periphery）、profibus-pa(process automation)、profibus-fms(fieldbus message specification)。

(3) profibus-dp：是一种高速通信，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24vdc或4-20ma信号传输。主站和从站之间采用轮询的通讯方式，主要应用于自动化系统中单元级和现场级通信。

(4) profibus-pa：专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并有本征安全规范。和通信数据通过总线并行传输，主要用于面向过程自动化系统中单元级和现场级通讯。

(5) profibus-fms：用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。定义了主站和主站之间的通讯模型，主要用于自动化系统中系统级和车间级的过程数据交换。

(6) profibus是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。

profibus协议结构

profibus协议结构是根据iso7498国际准，以开放式系统互联网络（open system interconnection-sio）作为参考模型的。osi模型是现场总线技术的基础。对于工业控制底层网络来说，单个节点面向控制的信息量不大，信息传输的任务相对比较简单，但实时性、快速性的要求较高。现场总线采用的通信模型大都在osi模型的基础上进行了不同程度的简化

(1) 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。

(2) profibus-fms：定义了第1、2、7层，应用层包括现场总线信息规范（fieldbus message specification-fms）和低层接口（lower layer interface-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二层访问接口。

(3) profibus-pa：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iec1158-2标准，pa的传输技术可确保其本征安全性，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。

profibus的传输技术

profibus提供了三种类型：

·用于dp和fms的rs485传输

采用的电缆——屏蔽双绞线；

拓扑结构——总线型；

通信速率——9.6kbps/1200m，12mbps/100m；

每段较多节点数——32；

不支持总线供电；

·用于pa的iec1158-2传输

采用的电缆——屏蔽双绞线；

拓扑结构——总线型、树形；

通信速率——31.25kbps/1900m；

每段较多节点数——32；

支持总线供电；

·用于dp和fms的光纤传输

用于电磁兼容要求高和长距离要求的场合；

profibus的通信介质访问控制方式

profibus的通信介质访问方式为分布式令牌方式，是一种时间触发的网络协议。主节点之间为令牌环传递方式，主节点和从节点之间为主从轮询方式。当主节点得到令牌后，允许它在一定的时间内与从节点和（或）其他主节点通信。令牌在所有主节点中循环一周期的较长时间（设定周期ttr）是事先预定的，决定了各主节点的令体保持时间的长短。主节点之间传输数据必须保证在事先定义的时间间隔内主节点有充足的时间完成通讯任务，主节点与从节点之间的数据交换要尽可能快且简单地完成。

为此，profibus的介质访问控制mac协议设置了两类时钟计时器：一类是令牌运行周期计时器，用于令牌的实际运行周期trr计时；另一类是持牌计时器，用于主节点令牌保持时间tth计时，当令牌到达某个主节点时，此节点的周期计时器开始计时。

当令牌又一次到达主节点时，mac将周期计时器的trr值与设定周期值ttr的差值赋给持牌计时器，即tth=ttr-trr，持牌器根据该值控制信息的传送。

在持牌计时器控制信息发送时，如果令牌到达超时，即tth<0，则此节点只可以发送一个高**级信息；如果令牌及时到达，则此节点可以连续发送多个等待发送的高**级信息后，直到高**级信息全部发送完毕，或者超过持牌时间。如果发完所有待发送的高**级信息，仍有持牌时间，则可以用同样的方式发送低**级信息。无论发送高**级还是低**级信息，都只在发送前检测持牌时间是否超时，而不是预先检测发送完此信息是否超时，此种检测方法意味着信息发送不可避免地造成持牌时间超时，影响了周期性实时通信的实现