PROFIBUS現場總線及其在開放控制系統中的應用
2.2.2PROFIBUS的數據鏈路層
數據鏈路層主要實現介質存取控制MAC和數據通信服務功能。MAC保證令牌的按序傳遞,在任意時刻總線上只有一個節點發送數據,避免信息的碰撞延時。數據通信服務提供點對點,點對多點和廣播通信功能,所有電文海明距離等于4,保證數據的完整性。
2.2.3PROFIBUS的應用層
在DP和PA中沒有應用層,只有復雜場合使用的FMS中有應用層。應用層由低層接口LLI和現場總線信息規范FMS 2部分組成,FMS描述通信對象,提供應用服務;LLI主要實現將FMS的服務映射到數據鏈路層,通信連接的建立、監視和釋放以及數據流控制。
3 PROFIBUS在控制領域的技術優勢
3.1 總線存取協議——實時性
PROFIBUS主站之間采用令牌傳遞方式,主站和從站之間采用主從方式。令牌傳遞程序保證每個主站在確定的時間片內得到總線訪問權限,主站得到令牌以后,根據主從關系表向從站發送和索取數據信息。這種介質存取方式確??刂葡到y需要的實時性。例如,主頻200 MHz的CPU,300個I/O點的掃描周期小于50 ms。
3.2系統配置靈活
可根據應用對象的控制要求,靈活選擇純主—從系統、純主—主系統或多主多從的混合系統。3種系列的PROFIBUS容易集成在一起,DP和FMS使用了同樣的傳輸技術和總線存取協議,因而這2套系統可在一根雙絞線上同時操作;PA和DP之間使用分段耦合器能方便地集成在一起。
3.3PROFIBUS-PA本質安全特性
PROFIBUS-PA支持總線供電。在一條雙絞線上即可實現數據通信和向現場設備供電??偩€的操作電源來自單一供電裝置,不再需要絕緣裝置和隔離裝置,即使在潛在的爆炸區維修、斷開、接通現場設備也不會影響總線上的其它節點。
3.4 PROFIBUS協議硬件實現方便
理論上,PROFIBUS協議可在任何帶有通用異步收發器UART的微處理器上實現。但當傳輸速率高于500 Kbit/s時,最好采用專門的PROFIBUS協議芯片實現,提供PROFIBUS協議芯片的廠家有IAM、Motorola、SIEMENS、Delta、SMAR等。PROFIBUS協議控制器的3種實現形式如圖2所示。
現場總線是低帶寬的底層控制網絡,又稱為Infranet,可與企業內部網Intranet,因特網Internet相連。由PROFIBUS構成的開放控制系統層次結構如圖3所示。
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