現(xiàn)場總線PROFIBUS技術要點
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2.2.3 用于PA的IEC1158-2傳輸技術
(1) 數(shù)據(jù)IEC1158-2的傳輸技術用于PROFIBUS-PA，能滿足化工和石油化工業(yè)的要求。它可保持其本征安全性，并通過總線對現(xiàn)場設備供電。
(2) IEC1158-2是一種位同步協(xié)議，通常稱為H1。
(3) IEC1158-2技術用于PROFIBUS-PA，其傳輸以下列原理為依據(jù)：
· 每段只有一個電源作為供電裝置。
· 當站收發(fā)信息時，不向總線供電。
· 每站現(xiàn)場設備所消耗的為常量穩(wěn)態(tài)基本電流。
· 現(xiàn)場設備其作用如同無源的電流吸收裝置。
· 主總線兩端起無源終端線作用。
· 允許使用線性、樹型和星型網(wǎng)絡。
· 為提高可靠性，設計時可采用冗余的總線段。
· 為了調(diào)制的目的，假設每個總線站至少需用10mA基本電流才能使設備啟動。通信信號的發(fā)生 是通過發(fā)送設備的調(diào)制，從±9 mA到基本電流之間。
(4) IEC1158-2傳輸技術特性:
· 數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)字式、位同步、曼徹斯特編碼。
· 傳輸速率：31.25K bit/s，電壓式。
· 數(shù)據(jù)可靠性：前同步信號，采用起始和終止限定符避免誤差。
· 電纜：雙絞線，屏蔽式或非屏蔽式。
· 遠程電源供電：可選附件，通過數(shù)據(jù)線。
· 防爆型：能進行本征及非本征安全操作。
· 拓撲：線型或樹型，或兩者相結(jié)合。
· 站數(shù)：每段最多32個，總數(shù)最多為126個。
· 中繼器：最多可擴展至4臺。
2.2.4 IEC1158傳輸設備安裝要點(1) 分段藕合器將IEC1158-2傳輸技術總線段與RS-485傳輸技術總線段連接。藕合器使RS-485信號與IEC1158-2信號相適配。它們?yōu)楝F(xiàn)場設備的遠程電源供電，供電裝置可限制IEC1158-2總線的電流和電壓。
(2) PROFIBUS-PA的網(wǎng)絡拓撲有樹型和線型結(jié)構(gòu)，或是兩種拓撲的混合，見圖3
(3) 現(xiàn)場配電箱仍繼續(xù)用來連接現(xiàn)場設備并放置總線終端電阻器。采用樹型結(jié)構(gòu)時連在現(xiàn)場總線分段的全部現(xiàn)場設備都并聯(lián)地接在現(xiàn)場配電箱上。
(4) 建議使用下列參考電纜，也可使用更粗截面導體的其它電纜。
· 電纜設計： 雙絞線屏蔽電纜
· 導線面積（額定值）： 0.8mm2(AWG18)
· 回路電阻（直流）： 44W/Km
· 阻抗（31.25千赫時）： 100W±20%
· 39千赫時衰減： 3dB/Km
· 電容不平衡度： 2nF/Km
(5) 主總線電纜的兩端各有一個無源終端器，內(nèi)有串聯(lián)的RC元件，R=100W，C=1mF。當總線站極性反向連接時，它對總線的功能不會有任何影響。
(6) 連接到一個段上的站數(shù)目最多是32個。如果使用本征安全型及總線供電，站的數(shù)量將進一步受到限制。即使不需要本征安全性，遠程供電裝置電源也要受到限制。
(7) 線路最長長度的確定，根據(jù)經(jīng)驗先計算一下電流的需要，從表2-2中選用一種供電電源單元，再根據(jù)表2-3中線的長度選定哪種電纜。
表2-2標準供電裝置（操作值）
(8) 外接電源：如果外接電源設備，根據(jù)EN50020標準帶有適當?shù)母綦x裝置，將總線供電設備與外接電源設備連在本征安全總線上是允許的。
2.2.5 光纖傳輸技術
(1) PROFIBUS系統(tǒng)在電磁干擾很大的環(huán)境下應用時，可使用光纖導體，以增加高速傳輸?shù)木嚯x。
(2) 可使用兩種光纖導體，一是價格低廉的塑料纖維導體，供距離小于50米情況下使用。另一種是玻璃纖維導體，供距離大于1公里情況下使用。
(3) 許多廠商提供專用總線插頭可將RS-485信號轉(zhuǎn)換成光纖導體信號或?qū)⒐饫w導體信號轉(zhuǎn)換成RS-485信號。 2.2.3 PROFIBUS總線存取協(xié)議
(1) 三種PROFIBUS（DP、FMS、PA）均使用一致的總線存取協(xié)議。該協(xié)議是通過OSI參考模型第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）來實現(xiàn)的。它包括了保證數(shù)據(jù)可靠性技術及傳輸協(xié)議和報文處理。
(2) 在PROFIBUS中，第二層稱之為現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層（Fieldbus Data Link-FDL）。介質(zhì)存取控制（Medium Access Control-MAC）具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦?，MAC必須確保在任何一個時刻只有一個站點發(fā)送數(shù)據(jù)。
(3) PROFIBUS協(xié)議的設計要滿足介質(zhì)存取控制的兩個基本要求：
· 在復雜的自動化系統(tǒng)（主站）間的通信，必須保證在確切限定的時間間隔中，任何一個站點要有足夠的時間來完成通信任務。
· 在復雜的程序控制器和簡單的I/O設備（從站）間通信，應盡可能快速又簡單地完成數(shù)據(jù)的實時傳輸。
因此，PROFIBUS總線存取協(xié)議，主站之間采用令牌傳送方式，主站與從站之間采用主從方式。
(4) 令牌傳遞程序保證每個主站在一個確切規(guī)定的時間內(nèi)得到總線存取權(quán)（令牌）。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進行。
(5) 主站得到總線存取令牌時可與從站通信。每個主站均可向從站發(fā)送或讀取信息。因此，可能有以下三種系統(tǒng)配置：
· 純主-從系統(tǒng)
· 純主-主系統(tǒng)
· 混合系統(tǒng)
(6) 圖4是一個由3個主站、7個從站構(gòu)成的PROFIBUS系統(tǒng)。3個主站之間構(gòu)成令牌邏輯環(huán)。當某主站得到令牌報文后，該主站可在一定時間內(nèi)執(zhí)行主站工作。在這段時間內(nèi)，它可依照主-從通訊關系表與所有從站通信，也可依照主-主通訊關系表與所有主站通信。
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