揭秘PROFIBUS现场总线解析其构成与can总线通信协议实例的异同

在探索PROFIBUS现场总线的奥秘时，我们将深入了解其构成与can总线通信协议实例之间的异同。首先，PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准，广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等其他领域自动化。它由三个兼容部分组成：PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery）、PROFIBUS-PA（Process Automation）以及PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification）。

PROFIBUS-DP：这是一种高速低成本通信协议，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。通过使用PROFIBUS-DP，可以取代传统的24VDC或4-20mA信号传输方式。此外，它采用轮询通讯方式，在自动化系统中主要应用于单元级和现场级通信。

PROFIBUS-PA：专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并具有本征安全规范。电源和通信数据通过总线并行传输，使得面向过程自动化系统中单元级和现场级通讯更加高效。

PROFIBUS-FMS：用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。它定义了主站和主站之间的通讯模型，在自动化系统中主要用于系统级和车间级过程数据交换。

除了这些具体配置之外，了解PROFIBUS协议结构对于更好地掌握其核心功能至关重要。这是基于ISO7498国际标准，以开放式系统互联网络（Open System Interconnection - OSI）作为参考模型进行构建。在OSI模型基础上，对工业控制底层网络进行了简化，以满足实时性、高效性的要求。

每个部分都有其独特的功能：

PROFIBUS-DP 定义了第1至2层及用户接口，但省略了从第3到7层详细描述。这意味着用户可以直接访问应用程序，并且对不同类型的DP设备行为有所了解。

PROFIBUS-FMS 定义了第1至2及7层，其中包含了一套强大的可选用途广泛的通信服务，同时提供独立第二层访问接口。

PROFIBUS-PA 依据扩展DP协议进行数据传输，并描述了专业行为规则以确保安全性。此外，由IEC1158-2标准保证其本征安全性，还允许DP上的扩展PA网络连接器实现共存。

最后，不要忽视Profibus的一些基本特性，如稳定国际标准EN50170保障，以及普遍适应加工制造、过程管理与数字信息处理等多个领域。这使得Profibus能够实现集中控制、分散控制甚至混合控制三种工作模式，从而极大地提高操作灵活性。而主站决定总线数据流量，当获得令牌后，即便无需请求也能发送信息；从站仅作确认或响应主站发来的请求，无自主权，因此实施成本相对较低。此外，介质访问控制MAC采用分布式令牌环循环，每个节点按预设周期发送信息以避免冲突，这样的设计确保了即时高效率操作。在实际运行中，它使用两个计时器来确定每个节点持有令牌所需时间，以确保所有节点都能公平地参与交流，而不会因为超出预定的时间导致延迟或者错误消息交换。