Abstract: On the basis of introducing the characteristics of PROFIBUS technology, this paper focuses on the advantages of PROFIBUS, such as openness, reliability, flexible expansion, real-time and so on.
Key words: Technical features open, reliable flexible and real-time
【中图分类号】TN914.3 【文献标识码】B 文章编号1606-5123（2017）09-0000-00
1 引言
PROFIBUS是面向工厂自动化、流程自动化的一种国际性的现场总线标准，是一种具有广泛应用范围的、开放的数字通信系统，适合于快捷、时间要求性严格和可靠性要求高的各种通信任务。
2 PROFIBUS技术简析
PROFIBUS是基于分布式控制思想发展而来的。最初的设计构想是基于扩展MAP/MMS标准的思想，建立一个基于客户/服务器(Client/Server)结构的、面向对象的、适应工厂上下各层的工业通信系统。PROFIBUS是国际性的、开放的现场总线标准，PROFIBUS标准(EN50170)是完整的、开放的、与制造商无关的、已经生效的，稳固的PROFIBUS标准保护世界范围的用户和制造商的投资。采用PROFIBUS现场总线可节省硬件和安装费用，更容易组态(对所有设备只需一套工具)，更容易保养和维修，更容易和更快捷的系统起动。更大的制造灵活性。改进功能减少故障时间准确、可靠的诊断数据可靠的数字传输技术。PROFIBUS实际上是一种应用类的系统框架。其基本技术特点分述如下。
(1)分为通用性自动化(FMS)、工厂自动化(DP)和过程控制自动化(PA)3个系列。
(2)设备之间的通信采用主从方式；结构采用OSI参考模型中的物理、数据链路和应用的3层结构。
(3)标准采用EN50170；其接口标准，PA采用IEC1158-2，FMS和DP采用RS485。
(4)信号线可用设备电源线。
(5)每条总线区段可连接32个设备，不同区段用中继器连接。
(6)传输速率可在9.6kB/S～12MB/S间选择。
(7)传输介质可以用金属双绞线或光纤。
(8)提供通用的功能模块管理规范。
(9)在一定范围内可实现互操作。
(10)没有统一的设备描述语言(DDL)和DDL支持。
(11)提供系统通信管理软件(包括波形识别、速率识别和协议识别等功能)。
(12)提供244B报文格式，提供通信接口的故障安全模式(当IO故障时输出全为零)。
3 PROFIBUS优点简析
3.1 开放性
PROFIBUS是一个完全开放的、与制造商无关的、无知识产权保护的现场总线标准，全球有超过250家公司可以生产超过2000种支持PROFIBUS的系统和设备。PROFIBUS的开放性保证了不同制造厂商的产品的互连，例如西门子公司的DCS或PLC可以通过PROFIBUS连接第三方的远程I/O、智能设备和仪表，这些连接只需要产品制造商提供相应的GSD文件或EDD文件，然后进行简单组态即可实现。目前国际知名的自动化系统制造商如：SIEMENS、ABB、EMERSON等和知名的仪表制造商如：SIEMENS、EMERSON等都可以提供丰富的支持PROFIBUS的产品。在电力行业知名的DCS制造商如：SIEMENS、ABB、EMERSON、FOXBORO等都支持PROFIBUS现场总线，知名的PLC品牌如：SIEMENS、MODICON、AB也都可以支持PROFIBUS总线。
3.2 可靠性
截止到2005年底，PROFIBUS现场总线安装运行节点数超过500万个，大大高于其他现场总线系统。PROFIBUS是IEC61158的重要组成部分，并于2001年成为中国的行业标准JB/T 10308.3-2001（与GB等效）。PROFIBUS的可靠性表现在以下几个方面：
(1)PROFIBUS总线上的数据传输是完全基于数字信号实现的，这样可以大幅提高信号传输过程中的抗干扰能力。
(2)采用PROFIBUS总线直接连接现场智能设备，可以减少大量接线点，减少了由于接线不牢或接线不规范引起的故障。
(3)PROFIBUS连接智能设备，减少了A/D转换的环节，提高了自动化系统的采集精度，为精确控制提供保障。
(4)PROFIBUS上各设备的连接非常简单，并可以通过专用剥线工具和PROFIBUS接头，减少接线风险；同时PROFIBUS接头可以保证总线上任何一个节点设备故障不影响系统通讯。
(5)支持冗余总线系统，提高系统可靠性。
3.3 扩展性
采用PROFIBUS总线结构的控制系统，扩展非常方便灵活，主要表现在以下几个方面：
(1)拓扑结构灵活，可以支持总线型、星型、树型、冗余环型等多种拓扑结构。
(2)支持光纤和双绞线作为通讯介质，采用多模光纤时，两个光电模块间的距离可达
(3)一条PROFIBUS-DP总线最多可以连接123个DP从站，所有满足PROFIBUS-DP通讯规约的设备都可以连接到系统中。目前全球有超过1200家公司可以生产超过2000种支持PROFIBUS的产品，因此具有很强的开放性和可扩展性。
(4)网络拓扑灵活，单一总线系统和冗余总线系统间可无缝联连，PA总线可以通过网络上任一点扩展，并能与其它网络和总线（PROFINET和AS-i）方便集成。
(5)PROFIBUS同时可以支持PROFIsafe协议，一条总线上既可以传输标准数字信号，也可以同时传输故障安全的信号。
(6)提供可用于危险领域的接口模块，可以支持在危险区域的应用。
3.4 实时性
采用PROFIBUS总线的系统具有很高的实时性，这是由PROFIBUS总线系统的数据传输速率所决定的。PROFIBUS-DP总线的传输速率可达12M，是目前通讯速率最高的现场总线。PROFIBUS-DP总线的响应时间可以按下面的公式进行计算：
t Cycle_DP = (317 × (NSlaves) + 11 × (NBytes) ) × Tbit
式中：317是一个常数，表示一个DP从站建立通讯连接所需的数据位；第一个N表示整个PROFIBUS-DP总线上的从站数量；第二个N表示整个PROFIBUS-DP总线上传输的数据总数，单位为字节。
如果总线系统中还有PA总线，则PA总线的响应时间为：
t Cycle_PA-channel = (317 x (nSlaves) + 8 x (nBytes) ) x Tbit
整个PROFIBUS-DP系统的响应时间为：
t Cycle = t Cycle_PA-channel + t Cycle_DP + t Acylic
从上面的公式可以看到，一个典型的通过PA总线连接的智能仪表的响应时间为10ms，一个典型的通过PA总线连接的执行机构的响应时间为15ms。一个PROFIBUS-DP从站的响应时间小于0.3ms。因此可以确定PROFIBUS总线系统是一个实时的系统，大大优于其它总线系统。
4 结束语
通过研讨PROFIBUS。
参考文献（略）
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