PROFIBUS現場總線由哪部分組成

PROFIBUS是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現場總線標準。廣泛適用于制造業自動化、流程工業自動化和樓宇、交通、電力等其他領域自動化。PROFIBUS由三個兼容部分組成，即PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery）、PROFIBUS-PA（Process Automation）、PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification）。

（1） PROFIBUS-DP：是一種高速低成本通信，用于設備級控制系統與分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代24VDC或4-20mA信號傳輸。主站和從站之間采用輪詢的通訊方式，主要應用于自動化系統中單元級和現場級通信。

（2） PROFIBUS-PA：專為過程自動化設計，可使傳感器和執行機構聯在一根總線上，并有本征安全規范。電源和通信數據通過總線并行傳輸，主要用于面向過程自動化系統中單元級和現場級通訊。

（3） PROFIBUS-FMS：用于車間級監控網絡，是一個令牌結構、實時多主網絡。定義了主站和主站之間的通訊模型，主要用于自動化系統中系統級和車間級的過程數據交換。

PROFIBUS協議結構

PROFIBUS協議結構是根據ISO7498國際準，以開放式系統互聯網絡（Open System Interconnection-SIO）作為參考模型的。OSI模型是現場總線技術的基礎。對于工業控制底層網絡來說，單個節點面向控制的信息量不大，信息傳輸的任務相對比較簡單，但實時性、快速性的要求較高。現場總線采用的通信模型大都在OSI模型的基礎上進行了不同程度的簡化。

（1） PROFIBUS-DP：定義了第1、2層和用戶接口。第3到7層未加描述。用戶接口規定了用戶及系統以及不同設備可調用的應用功能，并詳細說明了各種不同PROFIBUS-DP設備的設備行為。

（2） PROFIBUS-FMS：定義了第1、2、7層，應用層包括現場總線信息規范（Fieldbus Message Specification-FMS）和低層接口（Lower Layer Interface-LLI）。FMS包括了應用協議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務。LLI協調不同的通信關系并提供不依賴設備的第二層訪問接口。

（3） PROFIBUS-PA：PA的數據傳輸采用擴展的PROFIBUS-DP協議。另外，PA還描述了現場設備行為的PA行規。根據IEC1158-2標準，PA的傳輸技術可確保其本征安全性，而且可通過總線給現場設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網絡。

PROFIBUS基本特性

Profibus可使分散式數字化控制器從現場底層到車間級網絡化，與其他現場總線相比，Profibus的重要優點是具有穩定的國際標準EN50170作保證，并經實際應用驗證具有普遍性，它包括了加工制造、過程和數字自動化等廣泛的應用領域，并可同時實現集中控制、分散控制和混合控制三種方式。該系統分為主站和從站：

主站決定總線的數據通信，當主站得到總線控制權（令牌）時，沒有外界請求也可以主動發送信息。在Profibus協議中主站也稱為主動站。

從站為外圍設備，典型的從站包括：輸入/輸出裝置、閥門、驅動器和測量發射器。它們沒有總線控制權，僅對接收到的信息給予確認或當主站發出請求時向它發送信息。從站也稱為被動站。由于從站只需總線協議的一小部分，所以實施起來特別經濟。

PROFIBUS的通信介質訪問控制方式

PROFIBUS的通信介質訪問方式為分布式令牌方式，是一種時間觸發的網絡協議。主節點之間為令牌環傳遞方式，主節點和從節點之間為主從輪詢方式。當主節點得到令牌后，允許它在一定的時間內與從節點和（或）其他主節點通信。令牌在所有主節點中循環一周期的最長時間（設定周期TTR）是事先預定的，決定了各主節點的令牌具體保持時間的長短。主節點之間傳輸數據必須保證在事先定義的時間間隔內主節點有充足的時間完成通訊任務，主節點與從節點之間的數據交換要盡可能快且簡單地完成數據傳輸。

為此，PROFIBUS的介質訪問控制MAC協議設置了兩類時鐘計時器：一類是令牌運行周期計時器，用于令牌的實際運行周期TRR計時；另一類是持牌計時器，用于主節點令牌保持時間TTH計時，當令牌到達某個主節點時，此節點的周期計時器開始計時。

當令牌又一次到達主節點時，MAC將周期計時器的TRR值與設定周期值TTR的差值賦給持牌計時器，即TTH=TTR-TRR，持牌器根據該值控制信息的傳送。

在持牌計時器控制信息發送時，如果令牌到達超時，即TTH《0，則此節點只可以發送一個高優先級信息；如果令牌及時到達，則此節點可以連續發送多個等待發送的高優先級信息后，直到高優先級信息全部發送完畢，或者超過持牌時間。如果發完所有待發送的高優先級信息，仍有持牌時間，則可以用同樣的方式發送低優先級信息。無論發送高優先級還是低優先級信息，都只在發送前檢測持牌時間是否超時，而不是預先檢測發送完此信息是否超時，此種檢測方法意味著信息發送不可避免地造成持牌時間超時，影響了周期性實時通信的實現。