0 导言
Profibus是现在工控体系中最成功的现场总线之一，得到了广泛的运用。Profibus-DP(Distributed I/O System-分布式I/O体系)是一种经过优化的模块，有较高的数据传输率，适用于体系和外部设备之间的通讯，长途I/O体系尤为适宜。Profibus-DP首要用于中央处理器与涣散外围设备之间的高速数据通讯，完结自动操控体系(如PLC，PC等)经过高速串行总线与涣散的现场设备(I/O、驱动器、阀门等)之间的通讯使命。它答应高速度周期性的小批量数据通讯，适用于对时刻要求严苛的自动化操控体系中。Profibus-DP现场总线体系可使许多现场设备(如PLC、智能变送器、变频器)在同一总线进行双向多信息数字通讯，因而可方便地运用不同厂家出产的操控丈量体系彼此衔接成通讯网络。
1 Profibus的三种总线技能
Profibus为多主从结构，可方便地构成集中式、集散式和分布式操控体系。
图1 Profibus总线拜访办法兼有多主通讯和主从通讯
Profibus 总线拜访办法兼有多主通讯和主从通讯，如图1所示，Profibus-PA适用于安全性要求较高的场合。PA具有实质安全特性，其完结了IEC1158-2(物理层)规则的通讯的规程。Profibus-PA运用Profibus-DP的基本功用传送丈量值和状况，并用扩展的Profibus-DP功用拟定现场设备的参数和进行设备操作。Profibus-PA的进程自动化解决方案中PA将自动化体系和进程操控体系与现场设备(压力，温度和液位变送器等)衔接起来，替代了4～20mA模拟信号传输技能，节省本钱，这种传输技能大大提高了体系功用和安全可靠性，并使现场设备经过总线供电。
2数据传输介质及参数
2.1 Profibus-DP的传输技能
Profibus-DP的数据传输介质可所以双绞线和光纤电缆。RS-485传输技能是Profibus-DP最常用的一种传输技能，设备简略，传输速率高，选用的电缆为屏蔽双绞铜线。在运用RS-485接口时，关于特定的传输线经，从发生器到负载其数据信号传输所答应的最大电缆长度是数据信号速率的函数，这个长度数据首要是受信号失真及噪声等影响所约束。RS-485带转发器最多可到127点,当数据信号速率降低到90Kbit/s以下时，假定最大答应的信号丢掉为6dBV时，则电缆长度被约束在120m。运用不同线径的电缆，则获得的最大电缆长度是不相同的。
总线体系分红若干个段，段与段之间用中继器衔接。每个段最多可衔接32个站各站衔接示意图见如图2，中继器也计数为一个站，要掩盖更长的间隔，可树立衔接段，衔接段不衔接任何站。2.2光纤传输技能
在电磁搅扰很大的场合，可运用光纤导体，以增大高速传输的最大间隔。一种专用的总线插头可将RS-485信号转换成光纤信号或许将光纤信号转换成RS-485信号，这使得在同一体系中，可一起运用RS-485和光纤传输技能。
2.3留意的问题
在相连各站时，应确保数据线不要拧绞，假如运用的是屏蔽织造线和屏蔽箔，则应在两头与保护地衔接，并经过尽或许大面积的屏蔽线来掩盖，以坚持杰出的传导性。当数据传输速率大于500Kbps时应防止运用短接线，而应运用Profibus专用的插头来衔接数据输入线和输出电缆。接口电路能够自行规划，也能够直接选用西门子IM183-1从站模块。接口电路有必要供给RXD/TXD-P和RXD/TXD-N信号。
3 Profibus总线拜访协议
Profibus的DP、FMS和PA选用单一的总线拜访协议。在Profibus中，总线拜访协议由第2层现场总线数据链路层（FDL）完结。Profibus协议的规划旨在媒体通讯期间，有必要确保在切当限制的时刻间隔中，任何一个站点要有满足的时刻来完结其通讯使命时数据的通讯，应尽或许地快速和简略。因而，Profibus总线拜访协议包含主站之间的令牌传递办法和主站与从站之间的主从办法，如图3所示。
主设备间的令牌逻辑环
图3 Profibus总线拜访协议
令牌传递办法选用总线网络拓扑结构，网上各主站传递程序确保了每个主站在一个切当规则的时刻段内得到总线拜访权（令牌）。令牌信息是一条特别的报文，它在主站之间传递总线拜访权。令牌在一切主站中循环一周的最长时刻是事前规则的。在Profibus中，令牌传递仅在各主站间通讯时运用。
主从办法答应主站在得到总线拜访令牌时可与从站通讯，每个主站均可向从站发送或讨取信息。经过这种拜访办法，有或许完结下列体系装备：纯主-从体系；纯主-主体系（带令牌传递）；混合体系。
图3为由3个主站和7个从站构成的Profibus体系。3个主站构成令牌逻辑环，当某主站得到令牌报文后，该主站可在必定时刻内履行主站作业。在这段时刻内，它可依照主-从联系表与一切从站通讯，也可依照主-主联系表与一切主站通讯。
令牌逻辑环是一切主站的安排链，依照它们的地址构成。在这个环中，令牌（总线拜访权）在规则的时刻内依照次第（地址的升序）在各主站中顺次传递。
在总线体系初建时，主站媒体拜访操控（MAC）的使命是拟定总线上的站点分配，并树立令牌逻辑环。在总线运转期间，断电或损坏的主站有必要从环中被扫除，新上电的主站有必要参加令牌逻辑环。总线拜访操控确保令牌按地址升序顺次在各主站间传递，各主站的令牌详细坚持时刻长短取决于该令牌装备的循环时刻。别的，Profibus媒体拜访操控还可监测传输介质及收发器是否有毛病、查看站点地址是否犯错（如地址重复）以及令牌过错（如多个令牌或令牌丢掉）。
第2层的另一重要使命是，确保数据的可靠性。Profibus第2层的结构格局确保高度的数据完整性，这是依托一切报文的间隔HD=4以及运用特别的开始和完毕定界符、无距离的字节同步传输和每个字节的奇偶校验来确保的。
4 3 Profibus在PLC与变频器之间的通讯
3.1体系装备
选用西门子公司和ABB公司的相关产品完结的全数字沟通调速体系选用的Profibus-DP网络装备如图4所示。PLC为西门子公司的SIMATIC S7-315-2DP，变频器为ACS600系列，NPBA-12为与变频器配套的通讯适配器。编程软件为STEP7 V5.2软件，用于对S7-300 PLC编程和对Profibus-DP网进行组态和通讯装备。上位机选用WinCC5.1进行画面编程和操作，与PLC通讯选用以太网通讯办法。
4.2通讯协议
在该体系中，S7-300 PLC作为主站，变频器作为从站时，主站向变频器传送运转指令，一起承受变频器反应的运转状况及毛病报警状况的信号。变频器与NPBA-12通讯适配器模块相连，接入Profibus-DP网中作为从站，承受从主站SIMAT%&&&&&%
S7-315-2DP来的操控信号。NPBA-12通讯适配器模块将从Profibus-DP网中接收到的进程数据存入双向RAM中，每一个字都被编址，在变频器端的双向RAM中，可经过被编址参数排序，向变频器写入操控字、设置值或读出实践值、确诊信息等参量。
在变频传动装置Profibus的结构中，ABB变频器运用Profibus-DP通讯模块(NPBA-12)进行数据传输，主机从从站读取输入信息并把输出信息反送给从站，因而需要在PLC主程序中调用两个体系功用块SFC14和SFC15来读写这些数据，完结变频器的通讯操控。
参考文献
[1] 孙传森，钱平.变频器技能[M].北京：高等教育出版社，2005
[2]崔维群，孙启法.S7-300/400可编程操控器原理与运用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010
[3]宋伯生.PLC编程有用攻略[M].北京：机械工业出版社，2006
[4]陈瑞，席魏，宋柏青. 工业自动化项目规划实践[M]. 北京:机械工业出版社，2009
[5] 阳宪惠.现场总线技能及其运用[M].北京：清华大学出版社，2008
