PROFIBUS-DP總線及在煙草設備上的應用

一、前言

　　PROFIBUS是 Process Fieldbus 的縮寫，是一種國際性的開放式的現(xiàn)場總線標準，即EN50170歐洲標準。根據(jù)應用特點將PROFIBUS分為以下三個兼容版本：

　　1. PROFIBUS-DP：一般應用于工廠自動化，經(jīng)過優(yōu)化的高速、廉價的通訊連接，專為自動控制系統(tǒng)和設備級分散I/O之間的通訊設計，可取代價格昂貴的24V或0—20MA并行信號線，用于分布式控制系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳輸。

　　2. PROFIBUS-FMS：一般應用于通用性自動化，解決車間級通用性通訊任務，提供大量的通訊服務，完成中等傳輸速度的循環(huán)和非循環(huán)通信任務。

　　3. PROFIBUS-PA：專為過程自動化設計，標準的本質安全的傳輸技術，實現(xiàn)了IEC1158-2中規(guī)定的通信規(guī)程，用于對安全性要求高的場合及由總線供電的站點。

　　目前世界上近300家自動化技術生產(chǎn)廠家為它們生產(chǎn)的近5000種產(chǎn)品提供PROFIBUS接口，在煙草行業(yè)，隨著技術改造的逐步深人，PROFIBUS產(chǎn)品應用日益增加，特別是帶PROFIBUS-DP接口的產(chǎn)品，廣泛應用在濾嘴成型、卷接、卷煙/濾棒儲存輸送等設備的自動控制系統(tǒng)、傳感器、人機界面（HMI）及驅動器件上，大大簡化和方便了設備安裝、檢修及維護，提高了設備的可靠性及有效作業(yè)率。

二、PROFIBUS-DP總線的主要特點

　　1. 傳輸簡單、安全、快捷：其傳輸技術如圖一所示采用一種兩端有終端的總線拓撲，可確保在運行期間接入和斷開一個或多個站而不影響其它站。

　　PROFIBUS-DP總線允許選擇RS485或光纖兩種不同的物理層，一般設備級現(xiàn)場總線采用RS485，傳輸介質采用屏蔽雙絞銅線電纜，其傳輸速度在9.6kb/s—12Mb/s間可選，通過中繼器可將輸送距離延長到10公里，在不帶中繼器的情況下，電纜的最大長度取決于傳輸速度，如表一所示：

　　2. 系統(tǒng)培置高度靈活：PROFIBUS-DP總線可根據(jù)需要構成單主站和多主站系統(tǒng)：

　　單主站系統(tǒng)只有一個活動主站，可獲得最短的總體循環(huán)時間。

　　多主配置中，總線上的主站與各自的從站構成相互獨立的子系統(tǒng)或作為網(wǎng)上附加配置和診斷設備，任何一個主站均可讀取DP從站的輸入輸出映像，但只有一個主站（系統(tǒng)配置時指定的DPM1）寫入輸出數(shù)據(jù)。

　　PROFIBUS-DP總線最多允許127個站點，其輸入和輸出報文最多包含246個字節(jié)的信息量。

　　3. 診斷功能強大：診斷信息分成本站診斷、模塊診斷和通道診斷三類，經(jīng)過擴展的PROFIBUS-DP可對故障進行快速定位，診斷信息在總線上傳輸并由主站收集。

　　4. 同步功能嚴格、保護機制可靠：PROFIBUS-DP總線在控制指令中允許輸入輸出的同步，并由同步模式和鎖定模式確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐讲僮鳌?/P>

　　PROFIBUS-DP總線通過以下四項保護措施保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸和接收：

　?、?所有信息傳輸以海明距離HD=4進行;

　　②.DP從站帶有看門狗定時器;

　?、?DP從站輸入輸出從站保護;

　?、?DP主站上帶可變定時器的用戶數(shù)據(jù)傳送監(jiān)視。

　　5. PROFIBUS-DP總線產(chǎn)品互換性強、使用簡單：由于PROFIBUS行規(guī)對系統(tǒng)行為進行詳細的規(guī)定，因而保證了同類產(chǎn)品嚴格互換，另外PROFIBUS-DP總線產(chǎn)品的不同性能特征均在數(shù)據(jù)庫文件（GSD）中具體說明，使用基于GSD文件的組態(tài)工具可將不同廠商的產(chǎn)品集成，從而達到使用簡單、連接方便的效果。

　　6. PROFIBUS-DP總線產(chǎn)品性價比高：相對于控制系統(tǒng)，采用PROFIBUS-DP總線產(chǎn)品的系統(tǒng)安裝成本可降低40%，功能強大的工具減少了組態(tài)和維護費用，用成本低廉的雙絞電纜便可替代PLC/PC與I/O之間成本昂貴的電纜線，全分散性控制系統(tǒng)的體系結構簡化了系統(tǒng)結構，提高了可靠性，系統(tǒng)的智能化、數(shù)字化提高了測量與控制的精確度，減少了傳送誤差。

三、PROFIBUS-DP總線的協(xié)議結構

　　PROFIBUS-DP協(xié)議的結構定向根據(jù)ISO7498國際標準以開放系統(tǒng)互連網(wǎng)絡OSI為參考模型，如圖二所示：

　　PROFIBUS-DP使用第1層，第2層和用戶接口，第3層到第7曾未加以描述，這種流體型結構確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖俸陀行?，直接?shù)據(jù)鏈路映像（DDLM）提供易于進入第2層的用戶接口，用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設備可以調用的應用功能并詳細說明了各種不同PROFIBUS-DP設備的設備行為，還提供傳輸用的RS485傳輸技術或光纖。