1 引言

現場總線是安裝在生產過程區(qū)域的現場設備/儀表與控制室內的自動控制裝置/系統之間的一種串行，數字式，多點通信的數據總線。它位于生產控制和網絡結構的底層，亦稱為底層控制網絡。它與工廠現場設備直接連接，一方面將現場測量控制設備互聯為通信網絡，實現不同網段，不同現場通信設備的信息共享;另一方面又將現場運行的各種信號傳到遠離現場的控制室，并進一步與操作終端，上層控制管理網絡連接和信息共享。即可以將一個現場設備的運行參數，狀態(tài)以及故障信息等送往控制室，又可將各種控制，維護，組態(tài)命令甚至現場設備的工作電源等送往各相關的現場設備。從而溝通了生產過程現場控制設備之間及其更高控制管理層之間的聯系。現場總線在制造業(yè)、流程工業(yè)、冶金、電力、交通、樓宇等自動化系統中有著廣泛的應用前景。

2 PROFIBUS總線技術

PROFIBUS是一種不依賴廠家的開放式現場總線標準，采用PROFIBUS的標準系統后，不同廠商所生產的設備不需要對其接口進行特別調整就可通信。PROFIBUS為多主從結構，可方便地構成集中式，集散式和分布式控制系統。針對不同的場合,它分為三個系列:

（1） PROFIBUS-DP用于傳感器和執(zhí)行器級的高速數據傳輸,它以德國標準DIN1924的第一部分為基礎,根據其所需要達到的目標對通信功能加以擴充,DP的傳輸速率可達12Mbps,一般構成單主站系統.主站,從站間采用循環(huán)數據傳送方式工作.PROFIBUS-DP的設計旨在用與設備級的高速數據傳送。中央控制器（PLC/PC）通過高速串行線同分散的現場設備（如I/O、驅動器、閥門等）進行通信，同這些分散的設備進行數據交換多數是周期性的。

（2） PROFIBUS-PA適用于安全性要求較高的場合。PA具有本質安全特性，其實現了IEC1158-2（物理層）規(guī)定的通信的規(guī)程。PROFIBUS-PA的過程自動化解決方案中PA將自動化系統和過程控制系統與現場設備（壓力,溫度和液位變送器等）連接起來,代替了4～20mA模擬信號傳輸技術，節(jié)約成本,并大大提高了系統功能和安全可靠性，因此PA尤其適用于化工、石油、冶金等行業(yè)的過程自動化控制系統。

（3） PROFIBUS-FMS旨在解決車間級通用性通信任務。FMS提供大量的通信服務，用以完成以中等傳送速度進行的循環(huán)交換，因此它考慮的主要是系統功能而不是系統響應時間，應用中通常要求的是隨機的信息交換（如改變設定參數等）。強有力的FMS服務向人們提供了廣泛的應用范圍和更大的靈活性，可用于大范圍和復雜的通信系統。

PROFIBUS協議的結構定向是根據ISO7498國際標準以開放式系統互聯網（OSI）作為參考模型的。

PROFIBUS-DP使用第一層，第二層和用戶接口。這種結構確保了數據傳輸的快速和有效進行,直接數據鏈路映象（DDLM）為用戶接口提供第二層功能映象，用戶接口規(guī)定了用戶系統以及不同設備可以調用的應用功能,并詳細說明了各種不同PROFIBUS-DP設備的設備行為。

PROFIBUS-PA使用PROFIBUS-DP的基本功能傳送測量值和狀態(tài)，并用擴展的PROFIBUS-DP功能制定現場設備的參數和進行設備操作。另外它使用了描述現場設備行為的PA行規(guī)，根據IEC1158-2的標準，這種傳輸技術可確保其本質安全性并使現場設備通過總線供電。

PROFIBUS-FMS對第一，第二和第七層均加以定義,其中應用層包括了現場總線信息規(guī)格（Fieldbus Message Specification, FMS）和低層接口（Lower interface, LLI）。FMS向用戶提供了廣泛的通信服務功能，LLI則向FMS提供了不依賴設備訪問第二層（現場總線數據鏈路層）的能力，第二層主要完成總線訪問控制和保持數據的可靠性。

PMS服務是ISO9506 MMS（Manufacturing Message Specification，加工制造信息規(guī)范）服務項目的子集，這些服務項目在現場總線應用中被優(yōu)化，而且還加上了通信目標和網絡管理功能。

PROFIBUS-DP和PROFIBUS-FMS系統使用了同樣的傳輸 技術和統一的總線訪問協議，因而這兩套系統可在同一電纜上同時操作。

3 PROFIBUS-DP在潤滑油包裝生產線上的應用

某廠于2002年從意大利引進一條4立升潤滑油灌裝生產線。它是由灌裝機、稱重機、封箱機、碼垛機組成?？刂葡到y為西門子S7-300 PLC。用PROFIBUS-DP與四個PLC聯系。在設備調試中本系統起到很大作用。每班在正常開機時均可在上位機上完成重量設定等功能。提高了自動化程度。PROFIBUS-DP網絡聯結如附圖所示。