1)在复杂的自动化系统(主站)间的通信,必须保证在确切限定的时间间隔中,任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务。
PROFIBUS协议结构是根据ISO7498国际标准,以OSI作为参考模型的。PROFIBUS-DP定义了第1、2层和用户接口。*3到7层未加描述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能,并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为。PROFIBUS-FMS定义了第1、2、7层,应用层包括现场总线信息规范(FMS)和低层接口(LLI)。FMS包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务;LLI协调不同的通信关系并提供不依赖设备的*2层访问接口。PROFIBUS-PA的数据传输采用扩展的PROFIBUS-DP协议。另外,PA还描述了现场设备行为的PA行规。根据IEC1157-2标准,PA的传输技术可确保其本质安全性,而且可通过总线给现场设备供电。使用连接器可在DP上扩展PA网络。
在总线系统初建时,主站介质存取控制MAC的任务是制定总线上的站点分配并建立逻辑环。在总线运行期间,断电或损坏的主站必须从环中排除,新上电的主站必须加入逻辑环。
PROFIBUS-DP、FMS、PA均采用一样的总线存取控制技术,它是通过OSI参考模型*2层(数据链路层)来实现的,它包括保证数据可靠性技术及传输协议和报文处理。在PROFIBUS中,*2层称之为现场总线数据链路层(FDL,Fieldbus Data link)。介质存取控制(M A C, Medium Access Control)具体控制数据传输的程序,MAC必须确保在任何一个时刻只有一个站点发送数据。PROFIBUS协议的设计要满足介质存取控制的两个基本要求:
RS-485传输设备安装要点:全部设备均与总线连接;每个分段上较多可接32个站(主站或从站);每段的头和尾各有一个总线终端电阻,确保操作运行不发生误差;两个总线终端电阻必须一直有电源;当分段站**过32个时,必须使用中继器用以连接各总线段,串联的中继器一般不**过4个;传输速率可选用9.6kbps~12Mbps,一旦设备投入运行,全部设备均需选用同一传输速率。电缆较大长度取决于传输速率。
每个PROFIBUS-DP系统包括3种类型设备:第一类DP主站(DPM1)、第二类DP主站(DPM2)和DP从站。DPM1是是中央控制器,它在预定的周期内与分散的站(如DP从站)交换信息。典型的DPM1如PLC、PC等;DPM2是编程器、组态设备或操作面板,在DP系统组态操作时使用,完成系统操作和监视目的;DP从站是进行输入和输出信息采集和发送的外围设备,是带二进制值或模拟量输入输出的I/O设备、驱动器、阀门等。
DP主站和DP从站间的循环用户有数据传送。各DP从站的动态激活和可激活。DP从站组态的检查。强大的诊断功能,三级诊断信息。输人或输出的同步。通过总线给DP从站赋予地址。通过总线对DP主站(DPM1)进行配置,每DP从站的输入和输出数据较大为246字节。 所有信息的传输按海明距离HD=4进行。DP从站带看门狗定时器(Watchdog Timer)。对DP从站的输入/输出进行存取保护。DP主站上带可变定时器的用户数据传送监视。
*2层的另一重要工作任务是保证数据的高度完整性。PROFIBUS在*2层按照非连接的模式操作,除提供点对点逻辑数据传输外,还提供多点通信,包括广播和选择广播功能。
PROFIBUS-DP是一种高速、低成本通信,专门用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代24V DC或4~20mA信号传输。PORFIBUS-PA专为过程自动化设计,可使传感器和执行机构连在一根总线上,并有本质安全规范。PROFIBUS-FMS用于车间级监控网络,是一个令牌结构的实时多主网络。