現(xiàn)場總線（PROFIBUS）技術(shù)簡介(五）

2.3.3電子設(shè)備數(shù)據(jù)文件（GSD）
為了將不同廠家生產(chǎn)的PROFIBUS產(chǎn)品集成在一起，生產(chǎn)廠家必須以GSD文件（電子設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件）方式提供這些產(chǎn)品的功能參數(shù)（如I/O點數(shù)、診斷信息、波特率、時間監(jiān)視等）。標準的GSD數(shù)據(jù)將通信擴大到操作員控制級。使用根據(jù)GSD文件所作的組態(tài)工具可將不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備集成在同一總線系統(tǒng)中。如圖2-7所示。

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圖2-7：基于GSD文件開放式組態(tài)

GSD文件可分為三個部分：
(1)總規(guī)范：包括了生產(chǎn)廠商和設(shè)備名稱、硬件和軟件版本、波特率、監(jiān)視時間間隔、總線插頭指定信號。
(2)與DP有關(guān)的規(guī)范：包括適用于主站的各項參數(shù)，如允許從站個數(shù)、上裝/下裝能力。
(3)與DP從站有關(guān)的規(guī)范：包括了與從站有關(guān)的一切規(guī)范，如輸入/輸出通道數(shù)、類型、診斷數(shù)據(jù)等。
2.3.4PROFIBUS-DP行規(guī)
PROFIBUS-DP協(xié)議明確規(guī)定了用戶數(shù)據(jù)怎樣在總線各站之間傳遞，但用戶數(shù)據(jù)的含義是在PROFIBUS行規(guī)中具體說明的。另外，行規(guī)還具體規(guī)定了PROFIBUS-DP如何用于應(yīng)用領(lǐng)域。使用行規(guī)可使不同廠商所生產(chǎn)的不同設(shè)備互換使用，而工廠操作人員毋須關(guān)心兩者之間的差異，因為與應(yīng)用有關(guān)的參數(shù)含義在行規(guī)中均作了精確的規(guī)定說明。下面是PROFIBUS-DP行規(guī)，括弧中數(shù)字是文件編號：
·NC/RC行規(guī)（3.052）
·編碼器行規(guī)（3.062）
·變速傳動行規(guī)（3.071）
·操作員控制和過程監(jiān)視行規(guī)（HMI）
2.4PROFIBUS-PA
PROFIBUS-PA適用于PROFIBUS的過程自動化。PA將自動化系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)與壓力、溫度和液位變送器等現(xiàn)場設(shè)備連接起來，PA可用來替代4-20mA的模擬技術(shù)。PROFIBUS-PA具有如下特性：
(1)適合過程自動化應(yīng)用的行規(guī)使不同廠家生產(chǎn)的現(xiàn)場設(shè)備具有互換性。
(2)增加和去除總線站點，即使在本征安全地區(qū)也不會影響到其它站。
(3)在過程自動化的PROFIBUS-PA段與制造業(yè)自動化的PROFIBUS-DP總線段之間通過藕合器連接，并使可實現(xiàn)兩段間的透明通信。
(4)使用與IEC1158-2技術(shù)相同的雙絞線完成遠程供電和數(shù)據(jù)傳送。
(5)在潛在的爆炸危險區(qū)可使用防爆型"本征安全"或"非本征安全"。
2.4.1PROFIBUS-PA傳輸協(xié)議
PROFIBUS-PA采用PROFIBUS-DP的基本功能來傳送測量值和狀態(tài)。并用擴展的PROFIBUS-DP功能來制訂現(xiàn)場設(shè)備的參數(shù)和進行設(shè)備操作。PROFIBUS-PA第一層采用IEC1158-2技術(shù)，第二層和第一層之間的接口在DIN19245系列標準的第四部分作出了規(guī)定。
2.4.2PROFIBUS-PA設(shè)備行規(guī)
PROFIBUS-PA行規(guī)保證了不同廠商所生產(chǎn)的現(xiàn)場設(shè)備的互換性和互操作性，它是PROFIBUS-PA的一個組成部分。PA行規(guī)的任務(wù)是選用各種類型現(xiàn)場設(shè)備真正需要通信的功能，并提供這些設(shè)備功能和設(shè)備行為的一切必要規(guī)格。
目前，PA行規(guī)已對所有通用的測量變送器和其它選擇的一些設(shè)備類型作了具體規(guī)定，這些設(shè)備如：
·測壓力、液位、溫度和流量的變送器
·數(shù)字量輸入和輸出
·模擬量輸入和輸出
·閥門
·定位器
2.5PROFIBUS-FMS
PROFIBUS-FMS的設(shè)計旨在解決車間監(jiān)控級通信。在這一層，可編程序控制器（如PLC、PC機等）之間需要比現(xiàn)場層更大量的數(shù)據(jù)傳送，但通信的實時性要求低于現(xiàn)場層。
2.5.1PROFIBUS-FMS應(yīng)用層
應(yīng)用層提供了供用戶使用的通信服務(wù)。這些服務(wù)包括訪問變量、程序傳遞、事件控制等。PROFIBUS-FMS應(yīng)用層包括下列兩部分：
·現(xiàn)場總線信息規(guī)范（FieldbusMessageSpecification-FMS）：描述了通信對象和應(yīng)用服務(wù)。
·低層接口(LowerLayerInterface-LLI)：FMS服務(wù)到第二層的接口。
2.5.2PROFIBUS-FMS通信模型
PROFIBUS-FMS利用通信關(guān)系將分散的應(yīng)用過程統(tǒng)一到一個共用的過程中。在應(yīng)用過程中，可用來通信的那部分現(xiàn)場設(shè)備稱虛擬設(shè)備VFD（VirtualfieldDevice）。在實際現(xiàn)場設(shè)備與VFD之間設(shè)立一個通信關(guān)系表。通信關(guān)系表是VFD通信變量的集合，如零件數(shù)、故障率、停機時間等。VFD通過通信關(guān)系表完成對實際現(xiàn)場設(shè)備的通信。
2.5.3通信對象與通信字典（OD）
(1)FMS面向?qū)ο笸ㄐ牛_認5種靜態(tài)通信對象：簡單變量、數(shù)組、記錄、域和事件，還確認2種動態(tài)通信對象：程序調(diào)用和變量表。
(2)每個FMS設(shè)備的所有通信對象都填入對象字典（OD）。對簡單設(shè)備，OD可以予定義，對復(fù)雜設(shè)備，OD可以本地或遠程通過組態(tài)加到設(shè)備中去。靜態(tài)通信對象進入靜態(tài)對象字典，動態(tài)通信對象進入動態(tài)通信字典。每個對象均有一個唯一的索引，為避免非授權(quán)存取，每個通信對象可選用存取保護。
2.5.4PROFIBUS-FMS服務(wù)
FMS服務(wù)項目是ISO9506制造信息規(guī)范MMS（ManufacturingMessageSpecification）服務(wù)項目的子集。這些服務(wù)項目在現(xiàn)場總線應(yīng)用中已被優(yōu)化，而且還加上了通信對象的管理和網(wǎng)絡(luò)管理。
PROFIBUS-FMS提供大量的管理和服務(wù)，滿足了不同設(shè)備對通信提出的廣泛需求，服務(wù)項目的選用取決于特定的應(yīng)用，具體的應(yīng)用領(lǐng)域在FMS行規(guī)中規(guī)定。
2.5.5低層接口（LLI）
第七層到第二層服務(wù)的映射由LLI來解決，其主要任務(wù)包括數(shù)據(jù)流控制和聯(lián)接監(jiān)視。用戶通過稱之為通信關(guān)系的邏輯通道與其他應(yīng)用過程進行通信。FMS設(shè)備的全部通信關(guān)系都列入通信關(guān)系表CRL(CommunicationRelationshipList)。每個通信關(guān)系通過通信索引（CREF）來查找，CRL中包含了CREF和第二層及LLI地址間的關(guān)系。
2.5.6網(wǎng)絡(luò)管理
FMS還提供網(wǎng)絡(luò)管理功能，有由現(xiàn)場總線管理層第七層來實現(xiàn)。其主要功能有：上、下關(guān)系管理、配置管理、故障管理等。
2.5.7PROFIBUS-FMS行規(guī)
FMS提供了范圍廣泛的功能來保證它的普遍應(yīng)用。在不同的應(yīng)用領(lǐng)域中，具體需要的功能范圍必須與具體應(yīng)用要求相適應(yīng)。設(shè)備的功能必須結(jié)合應(yīng)用來定義。這些適應(yīng)性定義稱之為行規(guī)。行規(guī)提供了設(shè)備的可互換性，保證不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備具有相同的通信功能。FMS對行規(guī)做了如下規(guī)定（括號中的數(shù)字是文件編號）：
·控制間的通信（3.002）
·摟宇自動化（3.011）
·低壓開關(guān)設(shè)備（3.032）
2.6PROFIBUS特點綜述
與其它現(xiàn)場總線系統(tǒng)相比，PROFIBUS的最大優(yōu)點在于具有穩(wěn)定的國際標準EN50170作保證，并經(jīng)實際應(yīng)用驗證具有普遍性。目前已應(yīng)用的領(lǐng)域包括加工制造、過程控制和樓宇自動化等。PROFIBUS開放性和不依賴于廠商的通信的設(shè)想，已在10多萬成功應(yīng)用中得以實現(xiàn)。市場調(diào)查確認，在德國和歐洲市場中PROFIBUS占開放性工業(yè)現(xiàn)場總線系統(tǒng)的市場份額超過40%。PROFIBUS有國際著名自動化技術(shù)裝備的生產(chǎn)廠商支持，它們都具有各自的技術(shù)優(yōu)勢并能提供廣泛的優(yōu)質(zhì)新產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)。