《計算機網路技術b》結課**
**題目： 基於profibus的自動控制
系統網路配置研究
學生所在系部： 電子工程系
學生所在專業自動化
學生所在班級b08223
學生姓名
學生學號
任課教師姓名
**成績
摘要：profibus，是一種國際化．開放式．不依賴於裝置生產商的現場匯流排標準。profibus傳送速度可在 9.
6kbaud~12mbaud範圍內選擇且當匯流排系統啟動時，所有連線到匯流排上的裝置應該被設成相同的速度。廣泛適用於製造業自動化、流程工業自動化和樓宇、交通電力等其他領域自動化。profibus是一種用於工廠自動化車間級監控和現場裝置層資料通訊與控制的現場匯流排技術。
可實現現場裝置層到車間級監控的分布式數字控制和現場通訊網路，從而為實現工廠綜合自動化和現場裝置智慧型化提供了可行的解決方案。
關鍵詞：開放式； 現場匯流排； 自動化；通訊
network configuration of the automatic control system based on profibus
（name）（class）（number）
abstract: profibus, is an international, open, does not rely on equipment manufacturers of field bus standard. profibus transmission speed can be selected within the range 9.
6kbaud ~ 12mbaud and when the bus system is started, all the devices connected to the bus should be set to the same speed. widely used in manufacturing automation, process automation and industrial buildings, transportation and electric power automation in other areas. profibus is a workshop for factory automation and field-level monitoring and control equipment, data communication layer of the fieldbus technology.
can achieve field-level monitoring equipment level to the workshop distributed digital control and field communications network, so as to achieve comprehensive factory automation and intelligent field devices provide a viable solution.
keywords: open; field bus; automation; communication
1 引言
profibus是過程現場匯流排的縮寫，於2023年正式成為現場匯流排的國際標準。目前在多種自動化的領域中佔據主導地位，全世界的裝置節點數已經超過2000萬。它由三個相容部分組成，即profibus－dp（ decentralized periphery）．profibus－pa（process automation ）．profibus-fms (fieldbus message specification )。
主要使用主-從方式，通常周期性地與傳動裝置進行資料交換。
profibus–dp：是一種高速低成本通訊，用於裝置級控制系統與分布式i/o的通訊。使用profibus－dp可取代辦24vdc或4－20ma訊號傳輸。專為現場級分散io節點設計；
porfibus－pa：專為過程自動化設計，適合於本質安全的場合，可使感測器和執行機構聯在一根匯流排上，並有本徵安全規範。
profibus－fms：用於車間級監控網路，是乙個令牌結構．實時多主網路。為車間級通訊任務提供了大量的通訊服務。
profibus是一種用於工廠自動化車間級監控和現場裝置層資料通訊與控制的現場匯流排技術。可實現現場裝置層到車間級監控的分布式數字控制和現場通訊網路，從而為實現工廠綜合自動化和現場裝置智慧型化提供了可行的解決方案。
2 正文
一、profibus通訊協議
profibus協議結構是根據iso7498國際標準，以開放式系統網際網路絡（open system interconnection-osi）作為參考模型的。該模型共有七層。 （1）profibus－dp：
定義了第一．二層和使用者介面。第三到七層未加描述。使用者介面規定了使用者及系統以及不同裝置可呼叫的應用功能，並詳細說明了各種不同profibus－dp裝置的裝置行為。
（2）profibus－fms：定義了第一．二．七層，應用層包括現場匯流排資訊規範（fieldbus message specification - fms）和低層介面(lower layer inte***ce － lli)。fms包括了應用協議並向使用者提供了可廣泛選用的強有力的通訊服務。
lli協調不同的通訊關係並提供不依賴裝置的第二層訪問介面。 （3） profibus－pa：pa的資料傳輸採用擴充套件的profibus－dp協議。
另外，pa還描述了現場裝置行為的pa行規。根據iec1158－2標準，pa的傳輸技術可確保其本徵安全性，而且可通過匯流排給現場裝置供電。使用聯結器可在dp上擴充套件pa網路。
注：第一層為物理層，第二層為資料鏈路層，第三－六層末使用，第七層為應用層。
圖1 osi參考模型與profibus體系結構的對比
（1） 第1層（phy）規定了線路**、物理連線的型別和電氣特性。profibus通過採用差分電壓輸出的rs485實現電流連線。**性拓撲結構下採用雙絞線電纜，樹形結構還可能用到中繼器。
（2） 第2層的mac子層描述了連線到傳輸**的匯流排訪問方法。profibus採用一種混合訪問方法。由於不能是所有裝置在同一時刻傳輸，所以在profibus主站裝置（master）之間用令牌的方法。
為使profibus從主站裝置（sl**e）之間也能傳遞資訊，從主站裝置迴圈查詢。圖2描述了上述兩種方法。
圖2 profibus匯流排訪問方法
第2層的現場匯流排鏈路控制（flc）子層規定了對底層介面（lli）有效的第2層服務，提供服務訪問點（sap）的管理和與lli相關的緩衝器。
第2層的現場匯流排管理（fma1/2）完成第2層（mac）特定的匯流排引數的設定和第1層（phy）的設定。flc和lli之間的saps可以通過fma1/2啟用或撤銷。此外，第1層和第2層可能出現的錯誤事件會被傳遞到更高層（fma7）。
（3） 第3~6層在profibus中沒有具體應用，但是這些層要求的任何重要功能已經整合在低層介面（lli）中。例如，包括連線監控和資料傳輸的監控。
（4） 第7層的低層介面（lli）將現場匯流排資訊規範（fms）的服務對映到第二層的flc子層的服務。除了上面已經提到的監控連線或資料傳輸，lli還檢查在建立連線期間用於描述乙個邏輯連線通道的所有重要引數。可以在lli中選擇不同的連線型別，主-主連線或主-從連線。
資料交換既可是迴圈的也可是非迴圈的。
第7層的現場資訊規範（fms）子層將用於通訊管理的應用服務和用於使用者的使用者資料（變數、域、程式、事件通告）分組。借助於此，才可能訪問乙個應用過程的通訊物件，fms主要用於協議資料單元（pdu）的編碼和解碼。
與第2層類似，第7層也有現場匯流排管理（fma7）。fma7保證lli子層的引數化以及匯流排引數向第2層的fma1/2傳遞。在某些應用過程中，還可以通過fma7把各個子層的時間和錯誤顯示給使用者。
（5） 位於第7層之上的應用層介面（ali）構成了到應用介面層的介面。ali的目的是將過程物件轉換為通訊物件。轉換的原因是每個過程物件都是由它在所謂的物件字典中的特性（資料型別、訪問保護、實體地址）所描述的。
二、profibus控制系統的配置
1. profibus控制系統主要包括：
（1）一類主站：指pc、plc或可做一類主站的控制器，完成匯流排通訊控制與管理。
（2）二類主站：操作員工作站（如pc機+圖形監控軟體）、程式設計器、操作員介面等，完成各站點的資料讀寫、系統配置、故障診斷等。
（3）從站：
a. plc(智慧型i/o)——plc自身有程式儲存，plc的cpu部分執行程式並按程式指令驅動i/o。座位profibus主站的乙個從站，在plc的儲存器中有一段特定區域作為與主站通訊的共享資料區，主站可通過通訊間接控制從站plc的i/
b. 分布式i/o——通常由電源部分、通訊介面卡部分、接線端子部分組成。分布式i/o不具有程式儲存和程式執行的功能，通訊介面卡接受主站指令，按主站指令驅動i/o，並將i/o輸入及故障診斷等資訊返回給主站。
通常i/o有主站統一編址，這樣在主站程式設計時，使用分布式i/o與使用主站是i/o沒有什麼區別。
c. 驅動器、感測器、執行機構等現場裝置——帶profibus介面的現場裝置，可由主站**完成系統配置、引數修改、資料交換等功能。至於哪些引數可進行通訊以及引數格式由profibus行規規定。
2. 按現場裝置型別配置
根據現場裝置是否具有profibus介面，profibus控制系統配置可分為3中模式。
1) 匯流排介面型
現場裝置不具有profibus介面，採用分布式i/o座位匯流排介面與現場裝置連線。這種模式在現場匯流排技術應用初期應用較廣。如果現場裝置能分組，組內裝置相對集中，這種模式會更好地發揮現場匯流排技術的優點。
2) 單一匯流排型
現場裝置都具有profibus介面，這是一種理想情況。可使用現場匯流排技術，實現完全的分布式結構，可充分獲得這一先進技術所帶來的利益。
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