西门子6ES7232-0HB22-0XA8全年质保

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1 引言

许多测试系统要求在连续运动的同时能实时进行数据采集。如果测试过程不连续，或者测试位置在前而采集在后，二者之间不能同步，将不可避免地产生误差。为了提高测量精度，运动控制和数据采集必须实现同步。目前，美国ni公司提供的pci总线e系列数据采集卡和运动控制卡都嵌入了rtsi（real- time system integration）总线，它可以满足需要jingque同步和实时数据采集处理的测试系统的要求。本文主要介绍如何利用rtsi总线编程实现运动控制和数据采集之间的同步。

2 rtsi总线

risi总线是实时系统集成总线，它是一种专用高速数字总线，专门提供ni产品（包括图像采集和数据采集产品）之间的高速互连。rtsi总线包括7根触发线，用于创建ni的测量、图像采集和运动控制设备以及接口板卡之间灵活的同步关系。通过软件设置可将其他触发信号路由到rtsi总线上，也可以将 rtsi总线信号路由到其分触发信号线上作为触发时钟，实现l路信号驱动多个设备，达到同步的目的。通过rtsi总线，可用1个公共的触发或定时事件实现几个功能事件同步。rtsi总线的典型应用包括触发图像采集、基于运动事件的数据采集测量、捕获基于外部事件到运动控制器的当前运动位置等。

对于pci总线e系列数据采集卡，有15种信号与rtsi总线相连，包括时基信号、数据采集时钟、d/a输出时钟、板上通用计数器信号、外部pfi（可编程输入）信号等，如图1所示。

3 运动控制与数据采集的同步

测试系统中采取的同步方式一般有二种：一种是运动控制卡控制电机运动到某个指定位置，数据采集卡能实时采集该位置上的数据，这种方式称为中断;另一种同步方式是如果电机运动到某个位置时数据采集卡采集到满足某种条件的信号，则需要记录电机当前的运动位置，这种方式称为捕获。本文主要讨论中断同步方式。

3.1 中断方式

中断分为位置中断、相对位置中断及周期性位置中断。位置中断是指当电机运动到某位置时运动控制卡将产生外部中断信号;相对位置中断是指当电机的运动位置相对于允许电机产生中断时的位置之差满足设定的条件时产生中断信号;求模位置中断是指每相对于某个设定的位置都将产生1个中断信号。因此可以根据测试系统的不同需要决定采取什么样的中断方式。

3.2 同步的原理

当运动控制卡控制电机运动到某个位置时，编码器上返回的位置信号一旦符合设定的位置条件，将发出1个中断信号。该信号可作为数据采集卡采集信号的触发条件，使采集卡能实时采集所需数据。运动控制卡和数据采集卡可以通过rtsi总线实现二者之间的同步。运动控制卡产生的中断信号通过内部电路传送到 rtsi输出引脚，目前rtsi输出引脚主要有7个（rtsio-rtsl6）。rpsi输出引脚可通过外部电缆与数据采集卡的rtsi引脚相连。采集卡的rtsi引脚也可以通过内部电路与其控制信号（见图1）相连，从而实现二者之间的同步。

当运动控制卡控制电机运动到某个指定位置时将产生中断信号，该中断输出信号可连接到运动控制卡的rtsi引脚，运动控制卡的rtsi引脚与数据采集卡的rtsi引脚相连。而在采集卡内，rtsi引脚信号作为系统的扫描时钟，与采样时钟信号相连，因此运动控制卡每产生1个中断信号，数据采集卡便进行1次通道扫描，读取各个上采集的数据。该数据将存放在设置的缓冲区中。而一旦缓冲区中的数据已满，则通过多线程的方式显示到屏幕上。这样就实现了运动控制和数据采集之间的同步。

4 编程实现

运动控制与数据采集的同步控制流程如图2所示。

笔者采用labbbbbbbs/cvi软件对rtsl总线、数据采集和运动控制进行编程，其函数库由ni-daq和ni-motion提供。其中 ni-motion函数库可以将运动控制与所有应用软件相结合，并可通过数字触发输入或ni运动控制卡上的断点输出，使运动与测量硬件同步运行。rtsi 总线则将这些触发与中断信号连接到其他卡上，此总线功能由软件设定。通过“measurement&automation explorer” （max）设备管理工具，可以配置各设备的硬件属性，为每个设备分配1个设备编号，在编程时作为查找设备的标识。下面是编程所需要的主要函数。

（1）连接中断信号和rtsi总线信号函数

flex_select_signal（boardid,destination,source）,其中boardld为max分配的数据采集卡的 id号;destination目的信号,为rtsi某引脚，如nimc_rt-si[0..7];source源信号，为某一中断信号的名称，如 nimc_breakpoint[1..4]。

（2）设置运动参数和中断信号模式函数

设置运动速度函数 flex_load_velocity（boardld，axisorvectorspace，velocity，bbbbbvector），其中ax- isorvectorspace为选择轴编号或空间坐标;in-putvector参数对脱离主机运行的程序有用，一般设成oxff。

设置加速度/减速度函数 flex_load_acceleration（boardid，axisorvectorspace，accelerationtype，accel- eration，bbbbbvector），其中accelerationtype为选择加载的方式，即加速度、减速度还是同时加载。

设置s-curve时间函数flex_load_velocity（boar- did，axisorvectorspace，scurvetime，bbbbbvector）,其中scurvetime为从0加速到恒定速度或从恒定速度减速到0时的时间，单位为采样时间的整数倍。范围为l～32 767。

设置运动模式函数flex_set_op_mode（boardid,axisorvectorspace，operationmode）。

设置运动的目标位置flex_load_target_pos（boardid，axis，targetbbbbbbbb，bbbbbvector）。

设置产生中断的方式函数flex_config- ure_breakpoint（boardid，axisorencoder，enablemode，bbbbbbonbreakpoint，operation），其中bbbbbbonbreak-point为中断时电平的高低，operation为选择单点中断方式或缓冲中断方式，由运动控制卡的信号决定。

（3）设置中断信号产生位置和打开中断函数

设置中断信号产生位置函数 flix_load_pos_bp（boardid，axisorencoder，breakpointbbbbbbbb.bbbbbvector），其中breakpointbbbbbbbb为中断位置（即采样点）的起始位置，下一次产生中断的位置为上一次产生中断的位置加上采样间距。打开中断函数 flex_enable_breakpoint（）。

（4）启动电机运动函数

启动电机运动函数flex_start（boardid，ax-isorvectorspace，axisorvsmap）,其中axisorvsmap为可选择单轴运动或多轴同时运动。

（5）检查各种状态函数

检查运动状态，读取运动是否结束函数flex_check_move_complete_status（）。检测中断状态函数flex_read_axis_status_rtn0（）。从通信状态寄存器中读取通信状态函数flex_read_csr_rtn（）。

5 结束语

利用rtsi可为各种测控系统应用提供基于硬件的高速同步能力，本文讨论的这种基于rtsi的运动控制和数据采集之间的同步方法采用lab-bbbbbbs/cvi编程实现，可应用到在运动过程中实时采集数据的测控系统中，能获得很好的测量精度。

由于网络连接器的接触不好，或者由于干扰等问题，使用时间较长的dp网络可能出现 “闪断”的情况，即偶尔瞬间断开，很快又恢复正常。如果没有下载ob86，闪断时cpu将会停机。现在普遍采用下载一个空的ob86来解决闪断造成停机的问题。

但是这样做也有风险，如果不是闪断，而是实实在在的网络故障或从站的故障的话，如果不停机，可能会引起灾难性的后果。为此可以采用下面的措施来判断是闪断还是持久性的从站故障。

1）在ob86中判断是哪个网络哪个从站的故障。如果是“进入的事件”（故障出现），将该从站专用的m位置位。如果该从站的故障是“离开的事件”（故障消失），将该从站专用的m位复位。

2）在ob1中，用该m位起动200ms的定时，定时时间到时调用sfc 46（stp），使cpu停机。如果是闪断（该m为为1的时间不到200ms），该定时器的定时中止，不会停机。

3）用一个字来记录调用ob86的次数，用显示调用ob86的次数。

如果闪断的故障出现很频繁，则必须对硬件进行处理，例如更换dp连接器，解决接地、屏蔽、等电位连接、抗干扰等方面的问题

1、根据现场设备是否具备profibus接口可分为三种形式

（1）总线接口型：现场设备不具备profibus接口，采用分散式i/o作为总线接口与现设备连接。这种形式在应用技术初期容易推广。如果现场设备能分组，组内设备相对集中，这种模式会更好地发挥现场总线技术的优点。

（2）单一总线型：现场设备都具备profibus接口。这是一种理想情况。可使用现场总线技术，实现完全的分布式结构，可充分获得这一先进技术所带来的的利益。新建项目若能具有这种条件，就目前来看，这种方案设备成本会较高。

（3）混合型：现场设备部分具备profibus接口。这将是一种相当普遍的情况。这时应采用profibus现场设备加分散式i/o混合使用的办法。无论是旧设备改造还是新建项目,希望全部使用具备profibus接口现场设备的场合可能不多，分散式i/o可作为通用的现场总线接口，是一种灵活的集成方案。

2、根据实际应用需要的几种结构类型

根据实际需要及经费情况，通常有如下几种结构类型：

（1） 结构类型1：以或控制器做一类主站，不设监控站，但调试阶段配置一台编程设备。这种结构类型，plc或控制器完成总线通信管理、从站数据读写、从站远程参数化工作。

（2） 结构类型2：以plc或控制器做一类主站，监控站通过串口与plc一对一的连接。这种结构类型，监控站不在profibus网上，不是二类主站，不能直接读取从站数据和完成远程参数化工作。监控站所需的从站数据只能从plc控制器中读取。

（3） 结构类型3：以plc或其它控制器做一类主站，监控站（二类主站）连接proibus总线上。这种结构类型，监控站在profibus网上作为二类主站，可完成远程编程、参数化及在线监控功能。

（4） 结构类型4：使用 pc机加profibus网卡做一类主站，监控站与一类主站一体化。这是一个低成本方案，但pc机应选用具有高可靠性、能长时间连续运行的工业级pc机。对于这种结构类型，pc机故障将导致整个系统将瘫痪。另外，通信厂商通常只提供一个模板的驱动程序，总线控制、从站控制程序、监控程序可能要由用户开发，因此应用开发工作量可能会较大。

（5） 结构类型5：坚固式pc机（comopact computer）+profibus网卡+softplc的结构形式。如果上述方案中pc机换成一台坚固式pc机（comopact computer），系统可靠性将大大增强，足以使用户信服。但这是一台监控站与一类主站一体化控制器工作站，要求它的软件完成如下功能：

· 支持编程，包括主站应用程序的开发、编辑、调试。

· 执行应用程序。

· 从站远程参数化设置。

· 主/从站故障报警及记录。

· 主持设备图形监控画面设计、数据库建立等监控程序的开发、调试。

· 设备在线图形监控、数据存储及统计、报表等功能。

近来出现一种称为softplc的软件产品，是将通用型pc机改造成一台由软件（软逻辑）实现的plc。这种软件将plc的编程（iec1131）及应用程序运行功能，和操作员监控站的图形监控开发、在线监控功能集成到一台坚固式pc机上，形成一个plc与监控站一体的控制器工作站。

（6） 结构类型6：使用两级网络结构，这种方案充分考虑了未来扩展需要，比如要增加几条生产线即扩展出几条dp网络，车间监控要增加几个监控站等，都可以方便进行扩展。采用了两级网络结构形式，充分考虑了阴影部分的扩展余地。

章：技术及profibus

1.1 现场总线技术的由来

1.1.1 cims体系结构及工业数据结构的层次划分

根据工厂管理、生产过程及功能要求，cims体系结构可分为5层，即工厂级、车间级、单元级、工作站级和现场级。简化的cims则分为3层，即工厂级、车间级和现场级。在一个现代化工厂环境中，在大规模的工业生产过程控制中，工业数据结构同样分为这三个层次，与简化的网络层次相对应。如图1-1所示。

图1-1：简化的cims网络体系结构

1.1.2 现场级与车间级自动化监控及信息集成是工厂自动化及cims不可缺少的重要部分。

现场级与车间级自动化监控及信息集成系统主要完成底层设备单机控制、连机控制、通信连网、在线设备状态监测及现场设备运行、生产数据的采集、存储、统计等功能，保证现场设备高质量完成生产任务，并将现场设备生产及运行数据信息传送到工厂管理层，向工厂级mis系统数据库提供数据。同时也可接受工厂管理层下达的生产管理及调度命令并执行之。因此，现场级与车间级监控及信息集成系统是实现工厂自动化及cims系统的基础。

1.1.3 传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统

传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统（包括：基于pc、、产品的分布式控制系统），其主要特点之一是，现场层设备与控制器之间的连接是一对一（一个i/o点对设备的一个测控点）所谓i/o接线方式，信号传递4-20ma（传送模拟量信息）或24vdc（传送开关量信息）信号。如图1-2所示：

图1-2：传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统

1.1.4 系统主要缺点

（1）信息集成能力不强： 控制器与现场设备之间靠i/o连线连接，传送4-20ma模拟量信号或24vdc等开关量信号，并以此监控现场设备。这样，控制器获取信息量有限，大量的数据如设备参数、故障及故障纪录等数据很难得到。底层数据不全、信息集成能力不强，不能完全满足cims系统对底层数据的要求。

（2）系统不开放、可集成性差、性不强：除现场设备均靠标准4-20ma/24vdc连接，系统其它软、硬件通常只能使用一家产品。不同厂家产品之间缺乏互操作性、互换性，因此可集成性差。这种系统很少留出接口，允许其它厂商将自己专长的控制技术，如控制算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去，因此，面向行业的监控系统很少。

（3）可靠性不易保证：对于大范围的分布式系统，大量的i/o电缆及敷设施工，不仅增加成本，也增加了系统的不可靠性。

（4）可维护性不高：由于现场级设备信息不全，现场级设备的在线故障诊断、报警、记录功能不强。另一方面也很难完成现场设备的远程参数设定、修改等参数化功能，影响了系统的可维护性。

1.1.5 现场设备的串行通信接口是现场总线技术的原形

由于大规模的发展，许多、执行机构、驱动装置等现场设备智能化，即内置cpu控制器，完成诸如线性化、量程转换、数字滤波甚至回路调节等功能。因此，对于这些智能现场设备增加一个串行数据接口（如rs-232/485）是非常方便的。有了这样的接口，控制器就可以按其规定协议，通过串行通信方式（而不是i/o方式）完成对现场设备的监控。如果设想全部或大部分现场设备都具有串行通信接口并具有统一的通信协议，控制器只需一根通信电缆就可将分散的现场设备连接，完成对所有现场设备的监控，这就是现场总线技术的初始想法。

1.2.4 现场总线技术的产生

基于以上初始想法，使用一根通信电缆，将所有具有统一的通信协议通信接口的现场设备连接，这样，在设备层传递的不再是i/o（4-20ma/24vdc）信号，而是基于现场总线的数字化通信，由数字化通信网络构成现场级与车间级自动化监控及信息集成系统。

1.2 现场总线技术概念

1.2.1 现场总线技术

目前，公认的现场总线技术概念描述如下：现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，“生产过程”包括断续生产过程和连续生产过程两类。

或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。

1.2.2 现场总线技术产生的意义

（1）现场总线（fieldbus）技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术；是一次工业现场级设备通信的数字化革命。现场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，用数字化通信代替4-20ma/24vdc信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。

（2）传统的现场级自动化监控系统采用一对一连线的、4-20ma/24vdc信号，信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换，使自控系统成为工厂中的“信息孤岛”，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。

（3）基于现场总线的自动化监控系统采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加入工厂信息网络， 构成企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。在cims系统中，现场总线是工厂到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。

1.2.3 基于现场总线的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统

基于现场总线技术的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统如图1-3所示：

图3：基于现场总线的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统

1.2.4 基于现场总线的自动化监控及信息集成系统主要优点

（1）增强了现场级信息集成能力

现场总线可从现场设备获取大量丰富信息，能够更好的满足工厂自动化及cims系统的信息集成要求。现场总线是数字化通信网络，它不单纯取代4-20ma信号，还可实现设备状态、故障、参数信息传送。系统除完成远程控制，还可完成远程参数化工作。

（2）开放式、互操作性、互换性、可集成性

不同厂家产品只要使用同一总线标准，就具有互操作性、互换性，因此设备具有很好的可集成性。系统为开放式，允许其它厂商将自己专长的控制技术，如控制算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去，因此，市场上将有许多面向行业特点的监控系统。

（3）系统可靠性高、可维护性好

基于现场总线的自动化监控系统采用总线连接方式替代一对一的i/o连线，对于大规模i/o系统来说，减少了由接线点造成的不可靠因素。同时，系统具有现场级设备的在线故障诊断、报警、记录功能，可完成现场设备的远程参数设定、修改等参数化工作，也增强了系统的可维护性。

（4）降低了系统及工程成本

对大范围、大规模i/o的分布式系统来说，省去了大量的电缆、i/o模块及电缆敷设工程费用，降低了系统及工程成本。

1.3 现场总线标准

现场总线技术得以实现的一个关键问题，是要在自动化行业中形成一个制造商们共同遵守的现场总线通信协议技术标准，制造商们能按照标准生产品，系统集成商门能按照标准将不同产品组成系统。这就提出了现场总线标准的问题。国际上自动化产品及现场设备生产厂家，意识到现场总线技术是未来发展方向，纷纷结成企业联盟，推出自己的总线标准及产品，在市场上培养用户、扩大影响，并积极支持组织制定现场总线。能否使自己总线技术标准在未来中占有较大比例成份，关系到该公司相关产品前途、用户的信任及企业的名誉。而历史经验证明：都是采用一个或几个市场上成功的技术为基础。因此，各大国际公司在制定现场总线中的竟争，体现了各公司在技术地位上的竞争，而其终还是要归结到市场实力的竞争。

据说目前国际上现有各种总线及总线标准不下二百多种。具有一定影响和已占有一定市场份额的总线有如下几种：

1.3.1 profibus现场总线

1996年3月15日批准为欧洲标准，即din 50170 v.2。profibus产品在世界市场上已被普遍接受，市场份额占欧洲首位，年增长率25%。目前支持profibus标准的产品超过1500多种，分别来自国际上250多个生产厂家。在世界范围内已安装运行的profibus设备已超过200万台，到1998年5月，适用于过程自动化的profibus-pa仪表设备在19个国家的40个用户厂家投入现场运行。1985年组建了profibus国际支持中心；1989年12月建立了profibus用户组织（pno）。目前在世界各地相继组建了20个地区性的用户组织，企业会员近650家。1997年7月组建了中国现场总线（profibus）委员会，并筹建现场总线profibus产品演示及认证的实验室。

profibus主要应用领域有：

。制造业自动化：汽车制造（机器人、装配线、冲压线等）、造纸、纺织。

。过程控制自动化：石化、制药、水泥、食品、啤酒。

。：发电、输配电。

。楼宇：空调、风机、照明。

。铁路交通：信号系统

1.3.2 ff现场总线

1994年由isp 基金会和world fip(北美)两大集团合并成立ff基金会，其宗旨在于开发出符合iec和iso标准的、唯一的国际现场总线（fundation fieldbus）。低速总线（h1）协议已于1996年发表。已完成开发的高速总线（h2）拟于1998年内表。1997年5月建立了中国现场总线（ff）委员会，并筹建ff现场总线产品认证中心。目前，ff现场总线的应用领域以过程自动化为主。如：化工、电力厂实验系统、废水处理、油田等行业。

1.3.3 lonworks总线

lonworks现场总线全称为lonworks networks,即分布式智能控制网络技术，希望推出能够适合各种现场总线应用场合的测控网络。目前longworks应用范围广泛，主要包括工业控制、楼宇自动化、数据采集、scada系统等。国内主要应用于楼宇自动化方面。

1.3.4 canbus现场总线

canbus现场总线已由iso/tc22技术委员会批准为ios 11898（通讯速率小于1mbps）和iso 11519（通讯速率小于125kbps）。canbus主要产品应用于汽车制造、公共交通车辆、机器人、液压系统、分散型i/o。另外在、医疗器械、工具机床、楼宇自动化等场合均有所应用。

1.3.5 worldfip现场总线

90~91年fip现场总线成为法国国家安全标准。96年成为欧洲标准（en 50170 v.3）。下一步目标是靠近iec标准，现在技术上已做好充分准备。worldfip国际组织在北京设有办事处，即worldfip中国信息中心，负责中国的技术支持。worldfip现场总线采用单一总线结构来适应不同应用领域的需求，不同应用领域采用不同的总线速率。过程控制采用31.25kbit/s,制造业为1m bit/s,驱动控制为1-2.5mbit/s。采用总线仲裁器和优先级来管理总线上（包括各支线）的各控制站的通信。可进行1对1、1对多点（组）、1对全体等多重通信方式。在应用系统中，可采用双总线结构，其中一条总线为备用线，增加了系统运行的安全性。

worldfip现场总线适用范围广泛，在过程自动化、制造业自动化、电力及楼宇自动化方面都有很好的应用。

1.3.6 p-net现场总线

p-net现场总线筹建于己于1983年。1984年推出采用多重主站现场总线的批产品。1986年通信协议中加入了多重网络结构和多重接口功能。1987年推出p-net的多重接口产品。1987年p-net标准成为开放式的完整标准，成为丹麦的国家标准。1996年成为欧洲总线标准的一部分（en 50170 v.1）。1997年组建国际p-net用户组织，现有企业会员近百家，总部设在丹麦的siekeborg，并在德国、英国、葡萄牙和加拿大等地设有地区性组织分部。p-net现场总线在欧洲及北美地区得到广泛应用，其中包括石油化工、能源、交通、轻工、建材、环保工程和制造业等应用领域。

1.4 如何面对众多的现场总线标准

面对国际上各种流派的现场总线及标准，为深入研究国外先进的现场总线技术，推动我国现场总线技术和产品的研究开发，形成符合我国国情的和现实的标准体系，保护我国生产企业和用户的投资效益，我国仪表标准化行业的主管单位-综合技术经济研究所遵循标准化工作程序，于己于1998年7月22日至多3日在北京中国科技会堂举办了“现场总线的标准化与中国自动化技术发展”研讨会。会议邀请了profibus、ff、worldfip、p-net国际组织专家代表，介绍了国际流行现场总线技术及标准化情况。研讨会上中外专家就现场总线化的发展展开了热列讨论，并提出以下见解与意见：

(1) 期望iec能尽早按预期目标完成统一标准的制定。

(2) 按目前进度估计，近年内iec很难完成预期目标。

(3) 目前iec提出的建议方案只限于过程自动化，难于满足其它应用领域要求，不可能成为唯一标准，很可能形成多种标准体系共存。

(4) 在统一标准框架下做多种通信协议接口，可能是统一标准的一种适宜的解决方案。

对我国发展现场总线技术政策，专家和代表们认为，结合我国国情，一方面应积极跟踪iec化的发展，开展我国的技术研究和产品开发。另一方面在统一的iec标准未形成之前，积极开展对其它先进的现场总线技术研究，特别是对已有成熟应用经验、应用领域覆盖面大的现场总线技术的跟踪研究。

1.5 对面临选择的用户谈个人看法并提出建议

从用户角度出发，如何面对众多现场总线标准作出选择，笔者在此发表个人看法，并提出一点建议以供用户参考。

（1）标准？ 从标准发展的历史看，谁的技术将成为，或在中占有较大成份，主要取决于它在实际应用中取得多大的成果，取决于该项技术及产品在国际市场上的占有份额。也就是说，谁能占有市场谁将得天下。另一方面，化组织根据科学技术飞速发展现状及厂商用户对标准制定的要求，对标准的制定及批准手续作出相应的改变，即简化了标准的制定程序和手续，并承认存在所谓事实上的标准，即那些在市场中已占有较大份额、具有很大的用户成功应用经验的技术标准，如我们熟知的tcp/ip通信协议标准。

（2）选择总线？ 在目前国际上现场总线群雄并起局面下，用户应从实际应用工程特点出发去选择。因为没有一种可包罗万象、适合所有应用领域的现场总线技术。应着重考察这种总线在本行业中的应用业绩。如制造业自动化、电力自动化及过程控制自动化三个领域，在数据实时响应要求方面就大不一样。

（3）选择产品？ 用户应尽量选择国际度大、拥有用户多、产品应用基础好的公司产品，因为这些公司的现场总线技术被采纳的可能性大。即使没有被采纳，大公司为考虑信誉，会提出原有技术与的接口，而不会置公司信誉于不顾，丢掉老客户不管。

（4）积极跟踪、勇于进取！如果因为国际iec还没有统一现场总线标准，就不敢使用这项先进技术是大可不必的。这将会使企业丧失一次尽早提高企业自动化水平的机会，或丧失一次提高本企业产品水平的机会，从而导致企业在未来同行竞争中处于劣势。国际iec要统一现场总线标准不是一朝一夕的事，坐等时机流逝为下策，只有积极跟踪、勇敢进取方为企业发展上策。

第二章：现场总线profibus技术要点

本章从profibus协议标准角度，概要说明了profibus技术要点。使读者可快速了解profibus技术概貌。

2.1 profibus概貌

(1) 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。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等其他领域自动化。

(2) profibus由三个兼容部分组成，即profibus-dp（decentralized periphery）、profibus-pa(process automation)、profibus-fms(fieldbus message specification)。

(3) profibus-dp：是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式i/o的通信。使用profibus-dp可取代办24vdc或4-20ma信号传输。

(4) 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，并有本征安全规范。

(5) profibus-fms：用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。

(7) profibus是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。

2.2 prfibus基本特性

2.2.1 profibus协议结构

profibus协议结构是根据iso7498国际准，以开放式系统互联网络（open system interconnection—sio）作为参考模型的。该模型共有七层，如下图2-1所示：

图2-1：profibus协议结构

(1) profibus-dp：定义了、二层和用户接口。第三到七层未加描述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同profibus-dp设备的设备行为。

(2) profibus-fms：定义了、二、七层，应用层包括现场总线信息规范（fieldbus message specification-fms）和低层接口（lower layer interface—lli）。fms包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务。lli协调不同的通信关系并提供不依赖设备的第二层访问接口。

(3) profibus-pa：pa的数据传输采用扩展的profibus-dp协议。另外，pa还描述了现场设备行为的pa行规。根据iec1158-2标准，pa的传输技术可确保其本征安全性，而且可通过总线给现场设备供电。使用连接器可在dp上扩展pa网络