一、工厂自动化网络结构
工厂自动化网络结构如图1所示，它首要包含现场设备层、车间监控层和工厂管理层3个层次的内容。
图1工厂自动化网络结构
1、现场设备层
首要功能是衔接现场设备，例如分布式I/O、传感器、驱动器、执行机构和开关设备等，完结现场设备操控及设备间连锁操控。在这里能够选用AS-i和PROFIBUS通讯总线来进行操控。
2、车间监控层
车间监控层又称为单元层，用来完结车间主出产设备之间的衔接，包含出产设备状况的在线监控、设备毛病报警及保护等。还有出产计算、出产调度等功能。传输速度不是最重要的，可是应能传送大容量的信息。在这里首要选用ProfiNET通讯总线来进行操控。
3、工厂管理层
车间操作员工作站经过以太网集线器与车间工作管理网衔接，将车间出产数据送到车间管理层。车间管理网作为工厂主网的一个子网，衔接到厂区骨干网，将车间数据集成到工厂管理层。
二、PROFIBUS通讯概述
1、概述
PROFIBUS是一种世界化、开放式、不依赖于设备出产商的现场总线规范，它广泛适用于制作业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他范畴自动化。PROFIBUS 已被归入现场总线的世界规范IEC 61158 和欧洲规范EN 50170，并于2001 年被定为我国的国家规范JB/T10308.3-2001。
PROFIBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP（ Decentralized Periphery）、PROFIBUS-PA（Process Automation ）和PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )。其间PROFIBUS-DP是一种高速低成本通讯，用于设备级操控体系与涣散式I／O的通讯，运用PROFIBUS－DP可取代理24VDC或4－20mA信号传输。而PROFIBUS-PA是专为进程自动化规划，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并有本征安全规范。PROFIBUS-FMS则用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。
PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通讯与操控的现场总线技能。可完成现场设备层到车间级监控的涣散式数字操控和现场通讯网络，从而为完成工厂归纳自动化和现场设备智能化供给了可行的解决方案。
与其它现场总线体系比较，PROFIBUS的最大长处在于具有安稳的世界规范EN50170作保证，并经实践运用验证具有普遍性。现在已运用的范畴包含加工制作．进程操控和自动化等。PROFIBUS开放性和不依赖于厂商的通讯的想象，已在10多万成功运用中得以完成。商场调查承认，在德国和欧洲商场中PROFIBUS占开放性工业现场总线体系的商场超越40％。PROFIBUS有世界闻名自动化技能装备的出产厂商支撑，它们都具有各自的技能优势并能供给广泛的优质新产品和技能服务。
2、能够衔接到PROFIBUS DP的设备
如图2所示，大多数设备能够作为 DP 主站或 DP 从站衔接至 PROFIBUS DP，仅有的约束是它们的行为有必要契合规范 IEC 61784-1：2002 Ed1 CP 3/1。关于其它设备，能够运用以下产品系列的设备：
• SIMATIC S7/M7/C7
• SIMATIC S5
• SIMATIC PD/PC
• SIMAT%&&&&&%HMI(操作面板(OP)、操作员站(OS)以及文本显现(TD)操作员操控和监督设备)
• 其它厂商的设备
图2 能够衔接到PROFIBUS DP的设备
3、PROFIBUS 协议结构
图3所示为PROFIBUS的协议结构，PROFIBUS 选用主站（Master）之间的令牌（Token）传递方法和主站与从站（Slave）之间的主-从方法。当某主站得到令牌报文后能够与一切主站和从站通讯。
图3 PROFIBUS 协议结构
在总线初始化和起动阶段树立令牌环。在总线运转期间，从令牌环中去掉有毛病的自动节点，将新上电的自动节点加入到令牌环中。监督传输介质和收发器是否有毛病，查看站点地址是否犯错，以及令牌是否丢掉或有多个令牌。
DP 主站与DP 从站间的通讯根据主-从原理，DP 主站按轮询表顺次拜访DP 从站。报文循环由DP 主站宣布的恳求帧（轮询报文）和由DP 从站回来的呼应帧组成。
三、PROFIBUS硬件
1、PROFIBUS 的物理层
能够运用多种通讯介质(电、光、红外、导轨以及混合方法)。传输速率9.6k～12M bit/s，假定DP 有32 个站点，一切站点传送512 bit/s输入和512bit/s 输出，在12Ｍbit/s 时只需１ms。每个DP 从站的输入数据和输出数据最大为244 字节。运用屏蔽双绞线电缆时最长通讯间隔为9.6km，运用光缆时最长90km，最多能够接127 个从站。能够运用灵敏的拓扑结构，支撑线型、树型、环型结构以及冗余的通讯模型。
DP 和FMS 运用相同的传输技能和一致的总线存取协议，能够在同一根电缆上一起运转。DP/FMS 契合EIA RS-485 规范（也称为H2），选用屏蔽或非屏蔽双绞线电缆，9.6 kbit/s 到12M bit/s。一个总线段最多32 个站，带中继器最多127 个站。
2、D 型衔接器
PROFIBUS 规范引荐总线站与总线的相互衔接运用9 针D 型衔接器（如图4所示）。A，B 线上的波形相反。信号为1 时B 线为高电平，A 线为低电平。
图4 针D 型衔接器
运用该衔接器时，留意A1和B1为入线电缆接口端、A2、B2为出线电缆接入端；在接线时将电缆内的绿色芯缆接入A、赤色芯缆接B，并将PROFIBUS电缆的紫色外皮剥去适合长度，并保存部分屏蔽层。
