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2001年，PROFIBUS成为中国机械行业推荐标准JB/T 10308—2001；2006年成为我国第一个工业通信领域现场总线技术国家标准GB/T 20540—2006。
目前，世界上许多自动化设备制造商都为其生产的设备提供了PROFIBUS接口，PROFIBUS现场总线已广泛应用于加工制造、过程控制、楼宇自动化、交通电力等应用领域。
PROFIBUS现场总线根据应用的特点和用户不同的需要，可分为 PROFIBUS-DP 、 PROFIBUS-PA 、 PROFIBUS-FMS 三个互相兼容版本的通信协议。
1）PROFIBUS-DP（DP是Distributed Periphery的缩写，即分布I/O系统） 主要用于自动化系统中单元级和现场级通信 ；通过两线制线路或光缆联网，可实现9.6kbit/s~12Mbit/s的数据传输速率；网络符合IEC 61158-2/EN 61158-2标准，采用混合协议令牌总线和主站/从站架构。
2）PROFIBUS-PA（PA是Process Automation的缩写，即过程自动化） 用于工业现场控制的过程自动化 ，是以PROFIBUS-DP为基础，增加了PA行规以及相应的传输技术，使PROFIBUS能更好地满足各种过程控制的要求。通信采用扩展的PROFIBUS-DP协议，传输技术采用IEC6 1158-2，即提供标准的本质安全的传输技术；网络可基于屏蔽双绞线线路进行本质安全设计，数据传输速率为31.25Mbit/s，一般用于安全性要求较高的场合及由总线供电的站点。
3）PROFIBUS-FMS（FMS是Fieldbus Message Specification的缩写，即现场总线信息规范） 用于车间级监控网络 ，主要解决车间级通用性通信任务，可以提供大量的通信服务，完成中等速度的循环和非循环通信任务，多用于纺织工业、楼宇自动化、电气传动、传感器和执行器、PLC等自动化控制，一般构成实时多主站网络系统，是一种令牌结构、实时的多主网络。对于FMS而言，它考虑的主要是系统功能而不是响应时间，主要用于大范围的、复杂的通信系统。
随着现场总线应用领域的不断扩大和工业以太网的发展，PROFIBUS技术也在不断发生变化，例如PROFIBUS-FMS目前已不再使用，而PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA的应用则越来越多，另外像PROFIdrive、PROFIsafe等新的行规随着应用的增加也在逐渐普及。
PROFIBUS是根据ISO 7498国际标准，以OSI参考模型为基础，并增加了用户层。第1层为物理层，用来定义物理传输特性；第2层为数据链路层，用来解决两个相邻节点之间的通信问题；第3～7层未加描述；用户层用来定义应用功能。PROFIBUS的协议结构示意图如图3-1所示。
图3-1 PROFIBUS的协议结构示意图
（1）PROFIBUS-DP
PROFIBUS-DP定义了第1、2层和用户接口层。直接数据链路映像程序（DDLM）提供对第2层的访问，第3层~7层未加描述，这种简化的协议结构保证了数据传输的快速性和有效性。该模型提供了RS-485传输技术和光纤传输技术；详细说明了各种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为；定义了用户、系统以及不同设备可以调用的应用功能。特别适合可编程控制器与现场分散的I/O设备之间的快速通信。
（2）PROFIBUS-PA
PROFIBUS-PA采用扩展的PROFIBUS-DP协议进行数据传输，另外，它还使用了描述现场设备行为的PA规范。根据IEC 1158-2标准，这种传输技术可确保其本质安全，并使现场设备通过总线供电。
通过DP/PA耦合器和DP/PA LINK连接器，可以将PROFIBUS-PA设备很方便地集成到PROFIBUS-DP网络上，如图3-2所示。DP/PA耦合器用于在DP和PA之间传递物理信号，适用于简单网络与运行时间要求不高的场合，分为两种类型：非本质安全型和本质安全型。
图3-2 用耦合器转换协议
PA现场设备还可以通过DP/PA链路设备连接到DP网络上。DP/PA链路设备应用于大型网络时，根据网络复杂程度和处理时间要求的不同，会有不止一个链路设备连接到DP。DP/PA链路设备既作为DP网段的从站又作为PA网段的主站，耦合网络上的所有数据通信；这意味着在不影响DP性能的情况下，DP/PA链路设备将DP和PA结合起来，由于每个链路设备可以连接多台设备，而链路设备只占用DP的一个站地址，因此整个网络所能容纳的设备数量大大增加。
PROFIBUS-PA是为满足过程自动化工程中高速、可靠的通信要求而特别设计的。用PROFIBUS-PA可以把传感器和执行器连接到现场总线上，即使在防爆区域的传感器和执行器也是这样。
从图3-1可以看到，PROFIBUS协议的第2层为现场总线数据链路（Fieldbus Data Link，FDL）层。该层协议可以处理两个由物理通道直接相连的邻接站之间的通信，定义为数据安全性、传输协议、报文处理及总线访问控制层；协议目的在于提高数据传输的效率，为其上层提供透明、无差错的通道服务。
数据链路层的报文格式保证了传输的高度安全性。所有报文均具有汉明距离HD=4，其含义是在数据报文中能同时发送3种错误位，这符合国际标准IEC 870-5.1系列规约，数据报文选择特殊的开始和结束标识符，并运用无间隙同步、奇偶校验位和控制位；可检测下列差错类型：
1）字符格式错误（奇偶校验、溢出、帧错误）。
2）协议错误。
3）开始和结束标识符错误。
4）帧检查字节错误。
5）报文长度错误。
在第2层中，除逻辑上点到点的数据传输之外，还允许用广播和群播通信的多点传送。广播通信就是一个主站点把信息发送到其他所有站点，而收到数据则不需要应答；群播是指一个主站向一个预先确定的站发送无须应答的报文。
PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA均使用一致的总线存取协议，通过OSI参考模型的第2层（数据链路层）来实现。介质存取控制（Medium Access Control，MAC）必须确保在任何时刻只能由一个站点发送数据。PROFIBUS协议的设计要满足介质控制的两个基本要求：其一，同一级的PLC或主站之间的通信必须使每一个主站在确定的时间范围内能获得足够多的机会来处理它自己的通信任务；其二，主站和从站之间应尽可能快速而又简单地完成数据的实时传输。为此，PROFIBUS使用混合的总线存取控制机制来实现上述目标，包括用于主站之间通信的令牌传递方式和用于主站与从站之间通信的主从方式。
当一个主站获得令牌时，它就可以拥有主从站通信的总线控制权，而且此地址在整个总线上必须是唯一的。在一个总线内，最大可使用的站地址范围是在0～126之间，也就是说，一个总线系统最多可以有127个节点。
这种总线存取控制方式可以有以下3种系统配置。
1） 纯主-主系统（令牌传递方式）。
2） 纯主-从系统（主从方式）。
3） 两种方式的组合。
PROFIBUS的总线存取机制与所使用的传输介质无关，即不论使用的是铜质电缆还是光纤电缆，效果是一样的。
（1）令牌总线通信过程
连接到PROFIBUS网络的主站按它的总线地址的升序组成一个逻辑令牌环，PROFIBUS系统的多主结构示意图如图3-3所示。在逻辑令牌环中控制令牌 按照事先给定的顺序从一个站传递到下一个站 ，令牌提供控制总线的权力，并用特殊的令牌帧在主站点间进行传递。具有最高站地址（Highest Address Station，HAS）的主站点例外，它只把令牌传递给具有最低总线地址的主站点，以此使逻辑令牌环闭合。令牌环调度要保证每个主站有足够的时间来完成它的通信任务。令牌经过所有主站点轮转一次所需时间叫作实际令牌循环时间（TRR），每一次令牌交换都会计算产生一个新的TRR；用目标令牌时间（TTR）来规定现场总线系统中令牌轮转一次所允许的最长时间，这个时间是可以调整的；一个主站在获得令牌后，就是通过计算TTR-TRR来确定自己持有令牌的时间（TTH）。
图3-3 PROFIBUS系统的多主结构示意图
在总线初始化和启动阶段，MAC通过辨认主站点来建立令牌环。为了管理控制令牌，MAC程序首先自动地判定总线上所有主站点的地址，并将这些节点及它们的节点地址都记录在活动主站表（List of Active Master Stations，LAS）中。对于令牌管理而言，有两个地址概念特别重要：一个是前一站（Previous Station，PS）节点的地址，即下一站是从此站接收到令牌的；另一个是下一站（Next Station，NS）节点的地址，即令牌传递给此站。
在运行期间，为了从令牌环中去掉有故障的主站点或增加新的主站点到令牌环中而不影响总线上的数据通信，也需要用到LAS。若一个主站从LAS中自己的前一站（PS）节点收到令牌，则保留令牌并使用总线；若主站收到的令牌帧不是从前一站节点发出的，将认为是一个错误而不接收令牌；如果此令牌帧被再次收到，该主站将认为令牌环已修改，接收令牌并修改自己的LAS。
（2）主从通信过程
一个网络中有若干个从站，而它的逻辑令牌环只含一个主站，这样的网络就称为纯主-从系统，PROFIBUS主从通信过程如图3-4所示，此系统不存在令牌的传递。主从通信允许主站控制它自己所控制的从站，使得从站做出相应的响应；主站要与每一个从站建立一条数据链路； 主站可以发送信息给从站或者获取从站信息 。
图3-4 PROFIBUS主从通信过程
主从（Master-Slave，MS）通信方式是PROFIBUS-DP主站与智能从站之间的数据交换方式，可以由PLC的操作系统周期性地自动完成，不需要用户程序进行控制。但用户必须对主站和智能从站之间的通信连接和数据交换区进行配置。
在分布式PLC系统中，PLC可以被设为主站，通过PROFIBUS-DP总线来连接分布式I/O从站，如ET200B紧凑型DP从站、ET200M模块式DP从站等，这些从站实质上只是带有PROFIBUS-DP通信处理器的I/O模块，称为标准从站或普通从站。标准从站的I/O被直接并入DP主站的I/O地址区，使用时可以像主站本身的I/O模块一样直接访问标准从站的输入/输出。
对于带有多台PLC的控制系统或其他带有CPU、存储器等部件的独立控制设备，可以实现不同子任务的独立和有效处理。同时，整个控制系统为了实现分散控制、集中管理，将这些设备都挂接在PROFIBUS-DP网络上。这些独立的控制设备在DP网络中被称为智能从站。
智能从站本身具有独立的I/O地址，这些地址可能会与主站的I/O地址相同，因此，DP主站不能直接访问智能从站的输入/输出，而是需要建立I/O地址的传输空间，并由智能从站的CPU负责处理地址转换工作。
（3）两种方式的组合
一个DP系统可能是多主结构，这意味着一条总线上已经连接了几个主站节点， 主站间采用逻辑令牌环、主从站间采用主从通信的方式传输 。
令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的时间内得到总线控制权；主站得到总线控制权时，可与从站进行主从通信，对从站进行分时轮询传输信息。
在图3-3中，总线系统由3个主站和5个从站构成。3个主站之间构成令牌逻辑环：主站1→主站2→主站3→主站1。当其中一个主站得到令牌报文后，该主站就在一定时间内执行主站工作；在这段时间内，它可依照主从关系通信表与所有从站通信，也可依照主-主通信关系表与所有主站通信。如果主站1需要向主站3发送数据，当令牌传递到主站1时，主站1将要发送的数据按照一定的格式发往主站2，主站2将本站地址与接收到的帧信息中的目的地址进行比较，地址不同则主站2将帧信息继续传递到主站3；主站3将本站地址与接收到的帧信息中的目的地址进行比较，比较后由于地址相同则主站3获得了总线控制权，此时主站3与主站1进行数据传递，同时也可以与它所挂接的两个从设备进行通信。当主站3没有需要发送的帧或在规定时间内发送完了所需发送的帧，或者主站3的控制时间终了时，它就将主站令牌传递给主站1。