PROFIBUS-DP總線及在煙草設(shè)備上的應(yīng)用

一、前言

　　PROFIBUS是 Process Fieldbus 的縮寫，是一種國(guó)際性的開放式的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，即EN50170歐洲標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)將PROFIBUS分為以下三個(gè)兼容版本：

　　1. PROFIBUS-DP：一般應(yīng)用于工廠自動(dòng)化，經(jīng)過優(yōu)化的高速、廉價(jià)的通訊連接，專為自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)分散I/O之間的通訊設(shè)計(jì)，可取代價(jià)格昂貴的24V或0—20MA并行信號(hào)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(yīng)用于通用性自動(dòng)化，解決車間級(jí)通用性通訊任務(wù)，提供大量的通訊服務(wù)，完成中等傳輸速度的循環(huán)和非循環(huán)通信任務(wù)。

　　3. PROFIBUS-PA：專為過程自動(dòng)化設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)的本質(zhì)安全的傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了IEC1158-2中規(guī)定的通信規(guī)程，用于對(duì)安全性要求高的場(chǎng)合及由總線供電的站點(diǎn)。

　　目前世界上近300家自動(dòng)化技術(shù)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(shù)改造的逐步深人，PROFIBUS產(chǎn)品應(yīng)用日益增加，特別是帶PROFIBUS-DP接口的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用在濾嘴成型、卷接、卷煙/濾棒儲(chǔ)存輸送等設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)、傳感器、人機(jī)界面（HMI）及驅(qū)動(dòng)器件上，大大簡(jiǎn)化和方便了設(shè)備安裝、檢修及維護(hù)，提高了設(shè)備的可靠性及有效作業(yè)率。

二、PROFIBUS-DP總線的主要特點(diǎn)

　　1. 傳輸簡(jiǎn)單、安全、快捷：其傳輸技術(shù)如圖一所示采用一種兩端有終端的總線拓?fù)?，可確保在運(yùn)行期間接入和斷開一個(gè)或多個(gè)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(shè)備級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線采用RS485，傳輸介質(zhì)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(zhǎng)到10公里，在不帶中繼器的情況下，電纜的最大長(zhǎng)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(gòu)成單主站和多主站系統(tǒng)：

　　單主站系統(tǒng)只有一個(gè)活動(dòng)主站，可獲得最短的總體循環(huán)時(shí)間。

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

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

　　3. 診斷功能強(qiáng)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(kuò)展的PROFIBUS-DP可對(duì)故障進(jìn)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(yán)格、保護(hù)機(jī)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(xiàng)保護(hù)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(jìn)行;

　?、?DP從站帶有看門狗定時(shí)器;

　?、?DP從站輸入輸出從站保護(hù);

　?、?DP主站上帶可變定時(shí)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(qiáng)、使用簡(jiǎn)單：由于PROFIBUS行規(guī)對(duì)系統(tǒng)行為進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)定，因而保證了同類產(chǎn)品嚴(yán)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(kù)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(dá)到使用簡(jiǎn)單、連接方便的效果。

　　6. PROFIBUS-DP總線產(chǎn)品性價(jià)比高：相對(duì)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(qiáng)大的工具減少了組態(tài)和維護(hù)費(fèi)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性，系統(tǒng)的智能化、數(shù)字化提高了測(cè)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(jié)構(gòu)

　　PROFIBUS-DP協(xié)議的結(jié)構(gòu)定向根據(jù)ISO7498國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)以開放系統(tǒng)互連網(wǎng)絡(luò)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(jié)構(gòu)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(jìn)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(shè)備可以調(diào)用的應(yīng)用功能并詳細(xì)說明了各種不同PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備行為，還提供傳輸用的RS485傳輸技術(shù)或光纖。