1. PROFIBUS概述
PROFIBUS是Process Fieldbus的缩写，是由德国西门子公司提出的一种现场总线标准，现在已成为了一种国际性的开放式现场总线标准, 即EN50-170欧洲标准。现在世界上许多主动化技能出产厂家都为它们出产的设备供给PROFIBUS接口。PROFIBUS现已广泛运用于加工制作、进程和楼宇主动化，运用规模十分广泛。 PROFIBUS以其先进的技能和特殊的可靠性代表了当今现场总线的发展方向。
PROFIBUS依据运用特色分为PROFIBUS—DP，PROFIBUS—FMS，PROFIBUS—PA。三个版别，别离用于不同的场合，如图1所示。
PROFIBUS—DP：经过优化的高速、廉价的通讯衔接，专为设备级涣散I／O之间通讯规划，运用PROFIBUS—DP模块可取代价格昂贵的数字或模仿信号线,用于分布式操控体系的高速数据传输。
PROFIBUS—FMS：处理车间级通用性通讯使命,供给很多的通讯服务，完结中等传输速度的循环和非循环通讯使命。
PROFIBUS—PA：专为进程主动化规划，标准的实质安全的传输技能，完结了IECll58—2中规则的通讯规程，用于对安全性要求高的场合及由总线供电的站点。
PROFIBUS根本功用:
PROFIBUS是主从通讯和令牌通讯的结合。该体系分为主站和从站。主站和从站之间靠主站的查询和从站的呼应进行通讯。主站和主站之间靠得到总线操控权(令牌)进行通讯。
主站为操控设备一般是plc和工控机。从站为外围设备, 一般是输入输出设备、阀门、驱动器和丈量发送器。
2.PROFIBUS总线通讯协议
如前所述，PROFIBUS是一种现场总线，因而能够将数字主动化设备从底级(传感器／履行器)到中心履行级(单元级)涣散开来。通讯协议依照运用领域进行了优化，故简直不需求杂乱的接口即可完结。参照ISO／OSI参阅模型，PROFIBUS只包含第l，2, 和7层。
图2所示PROFIBUS协议层或子层阐明如下。
1、PROFIBUS第1层
第1层—PHY：第1层规则了线路介质、物理衔接的类型和电气特性。PROFIBUS经过选用差分电压输出的RS485完结电流衔接。在线性拓扑结构下选用双绞线电缆。树型结构还或许用到中继器。
2、PROFIBUS第2层
第2层—MAC：第2层的介质存取操控(MAC)子层描绘了衔接到传输介质的总线存取办法。PROFIBUS选用一种混合拜访办法。
因为不能使一切设备在同一时间传输，所以 图2
PROFIBUS主设备(masters)之间用令牌的办法。为使PROFIBUS从设备(slave)之间也能传递信息，从设备由主设备循环查询。
PR0fIBUS第2层FlC
第2层——FLC：第2层的现场总线链路操控(FLC)子层规则了对低层接口(LLl)有用的第2层服务，供给服务拜访点(SAP)的办理和与LLI相关的缓冲器。
PROFIBUS第2层FMAl／2
第2层——FMAl／2；第2层的现场总线办理(FMAl／2)完结第2层(MAC)特定的总线参数的设定和第1层(PHY)的设定。FLC和LLI之间的SAPs能够经过FMAl／2激活或吊销。此外，第1层和第2层或许呈现的过错事情会被传递到更高层(FMA7)。
3、PROFIBUS第3—6层
第3—6层在PROFIBUS中没有详细运用，但是这些层要求的任何重要功用都现已集成在“低层接口”(LLI)中。例如，包含衔接监控和数据传输的监控。
4、PROFIBUS第7层
PROFIBUS第7层LLI
第7层——LLI：低层接口(LLI)将现场总线信息标准(FMS)的服务映射到第2层(FLC)的服务。除了上面现已说到的监控衔接或数据传输，LLI还查看在树立衔接期间用于描绘一个逻辑衔接通道的一切重要参数。能够在LLI中挑选不同的衔接类型，主／主衔接或主／从衔接。数据交换既但是循环的也但对错循环的。
PROFIBUS第7层FMS
第7层——FMS：第7层的现场总线信息标准(FMS)子层将用于通讯办理的运用服务和用于用户的用户数据(变量、域、程序、事情布告)分组。凭借于此，才或许拜访一个运用进程的通讯目标。FMS首要用于协议数据单元(PDU)的编码和译码o
PROFIBUS第7层fMA7
第7层——FMA7：与第2层相似，第7层也有现场总线办理(FMA7)。FMA7确保FMS和LLI子层的参数化以及总线参数向第2层(FMAl／2)的传递。在某些运用进程中，还能够经过FMA7把各个子层的事情和过错显现给用户。
5、PROFIBUS ALI
ALI：坐落第7层之上的运用层接口(ALI)，构成了到运用进程的接口。ALI的意图是将进程目标转化为通讯目标。转化的原因是每个进程目标都是由它在所谓的目标字典(OD)中的特性(数据类型、存取维护、物理地址)所描绘的。
3. PROFIBUS的运用
要想组成PROFIBUS网，有必要有两个条件。主站的网络组态东西和从站的GSD文件，两者缺一不可。主站的网络组态东西是一个网络组态软件，用来将各个站组成网络，设置网络参数和站的参数，并将已设置好的网络组态传送给主站。GSD文件称为设备数据库文件。对一种设备类型的特征GSD文件以一种精确界说的格局给出其全面而清晰的描绘。GSD文件由出产厂商别离针对每一种设备类型预备并以设备数据库清单的方式供给给用户，此种清晰界说的文件格局便于读出任何一种PROFIBUS设备的设备数据库文件，并且在组态总线体系时主动运用这些信息。在组态阶段，体系主动地对输入与整个体系有关的数据的输入差错和前后一致性进行查看核对。
在组网时，你有必要先把你所须的从站的GSD文件装载到网络组态东西里。这样在网络组态东西里就有了你所须的从站的选项。用网络组态东西建一个你所需求的网络，并设置网络参数，然后在网络上增加你所须的站，并设置站的参数，最终把设置好的网络组态传送给主站，这样就组成好了一个PROFIBUS网络。
为了更好的了解PROFIBUS网络，下面举一个实践的工程比如。操控体系结构图如图3所示。
本体系是一个造纸车间传动的操控体系，本体系选用ABB公司600直接转矩操控（DTC）变频器，以PLC为操控中心， PLC经过PROFIBUS-DP现场总线与变频器构成DCS操控体系。PLC与上位机、现场触摸屏、变频器实施PROFIBUS高速通讯。
传动部下位操控中心为西门子S7-300 PLC，在PROFIBUS现场总线上S7-300 PLC是主站，选用CPU315-2 DP，有强壮的通讯功用，本身带有一个PROFIBUS-DP接口，可与变频器及操作现场触摸屏选用PROFIBUS-DP总线完结高速通讯，完结整个纸机传动进程中的速度链、负荷分配、张力操控等功用。PLC承受上位机优化操控指令，能够依据纸张出产种类主动调理各分部速度以习惯出产需求。一起PLC将各分部运转参数送往上位机，以便及时了解出产情况。
VVVF为ABB变频器、、OP1-OP8为操作台、PG1-PG41脉冲编码器、M1-M41 传动电机整个体系悉数完结全数字化操作操控，经过PROFIBUS现场总线通讯完结，简化了体系结构，进步体系的抗搅扰才能。整个体系选用PROFIBUS现场总线操控技能，体系悉数操控功用的完结都由现场总线通讯完结。只靠一条通讯电缆传输。体系中不在有整束的电缆，也省去了不计其数个线路接点。大大进步体系的可靠性，节省了操控电缆。一起完结了从操作到操控的全数字化。完全杜绝了现场搅扰对操控体系运转的影响。
PLC首要完结功用：
（1）、现场操控信号的收集，PLC经过PROFIBUS现场总线检测现场操作台操作信号。
（2）、速度链的操控及核算，PLC依据工艺要求完结速度链的操控处理。调理前一级速度时后一级紧随前一级的速度改变。调理后一级的速度时前一级速度不变。
（3）、速度操控的履行。PLC承受上位机操控指令，经过上位机操作，PLC能够依据纸张出产种类主动调理车速、分部变比以习惯出产需求，并经过PROFIBUS现场总线操控各分部变频器的运转速度。
（4）、主动负荷分配操控功用，对与负荷分配点，PLC要完结负荷分配运算及操控。
（5）、PLC与触摸屏实施PROFIBUS现场总线高速通讯，将传动各分部点作业状况实时在触摸屏显现出来；并承受触摸屏上的操作指令，操控各传动履行相应的动作。
本体系配有触摸屏8台，建立在操控现场，触摸屏上设有功用键、操作图形显现及设定值与实践值的显现等。还有变频器的运转状况及毛病显现。能够对各传动点完结悉数操控功用，详细操控功用如下：
1） 起动/中止：用于操控本分部电机的起停操控。
2） 匍匐/运转：用于低速调试检修、正常抄纸切换。
3） 单动/连动：关于要求负荷分配各传动点的单动/连动操控。
4） 紧迫泊车：紧迫泊车功用。当纸机运转进程中呈现意外事故，要挟到设备安全及人身安全时才可运用。
5） 速度微增：用于本传动点的速度微调。
6） 速度微减：用于本传动点的速度微调。
7） 紧纸： 用于本传动点的紧纸调理。
8） 松纸： 用于本传动点的松纸调理。
9） 负荷分配功用：负荷分配点主动完结分配。
监测功用有：
1） 变频器运转、毛病状况显现。
2） 电机的电流、转矩、分部线速度显现。
本体系所用的主站是西门子的PLC,从站是ABB的变频器。所以网络组态东西用西门子的STEP7软件内集成的网络组态东西
