了解 PROFIBUS 及其在工业自动化中的应用
4-20 mA 标准在工业过程中的应用
长期以来，4-20 mA 标准一直是工业过程测量和控制的基石，其坚固性和可靠性备受推崇。这种模拟量信号传输方式仍然是各种工业应用的首选，证明了其持久的相关性。
向现场总线技术过渡
近年来，随着现场总线技术引入，工业通信发生了重大变化。
现场总线是一种数字网络，可将传感器、变送器和执行器等设备与控制系统连接起来，从而实现实时分布式控制。
探索PROFIBUS
PROFIBUS（过程现场总线）在现场总线技术领域处于领先地位，它是现场总线解决方案的全球领导者。PROFIBUS总线因其高效性和众多优点而备受赞誉，其中包括如下优势：
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成本效益：无需直接连接现场设备和控制系统，从而大大降低了布线成本。
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可靠性：更短的电缆长度有助于提高系统可靠性。
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诊断：提供先进的系统维护诊断功能。
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抗干扰性：可有效抵御电气噪音。
PROFIBUS 广泛应用，从而建立了一个庞大的兼容设备网络，为工业自动化提供了良好的兼容性和适应性。
了解 PROFIBUS DP 和 PA
PROFIBUS DP（分布式外围设备）
PROFIBUS DP 通过分布式布线优化了现场设备连接。通过将输入/输出（I/O）系统定位在更靠近现场测量位置，从而无需将每个设备单独连接回到控制系统。
该主站/设备网络在 RS-485 物理层上运行，通过令牌环网协议支持多个主站设备。该协议区分了 1 类和 2 类主设备，分别用于常规和按需数据通信。该方式允许灵活的传输速度和网络配置，以满足多种需求。
两种主站设备：1 类和 2 类。
- 1 类主站：该主控制器负责向每个设备循环请求数据。从而确保过程控制实现实时通信。
- 2 类主站：通常负责配置或诊断。进行非周期性（非循环）通信，通常不与网络永久连接。
传输速度（波特率）可由 1 类主站配置，从 9.6 kbps 到 12 Mbps。最大电缆长度取决于所选的波特率，速度越低，距离越长（最长 1200 米），速度越高，距离越短（最短 100 米）。
PROFIBUS DP 在菊花链配置中最多只能安装 32 台设备，但通过使用中继器，可安装更多设备。
PROFIBUS DP 的典型安装如下图所示：
PROFIBUS PA（过程自动化）
PROFIBUS PA 专为过程工业设计，可适应过程自动化中典型的较慢数据变化。
PROFIBUS PA 的物理层采用 MBP（曼彻斯特编码总线供电）技术，可确保 危险环境中的本质安全。
PROFIBUS PA 提供灵活的网络布局，通常采用干线和支线配置，通过现场安全栅或网段保护器安全高效地连接现场设备。
PROFIBUS PA 网段长度有两个限制：
- 线路总长度不得超过 1900 米。
- 在本质安全应用中，支线长度限制为 30 米。
典型 PROFIBUS PA 安装如下图所示：
PROFIBUS 技术概述
了解技术规范可助力工程师和技术人员有效地设计、实施 PROFIBUS 网络并排除故障。从而确保工业自动化系统实现可靠、高效的通信。
网络结构
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PROFIBUS DP 通常采用线性总线结构，每台设备沿着一根电缆串联。
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PROFIBUS PA 支持总线、星形和环形结构，网络设计灵活，可满足过程自动化环境的需求。
通信协议
PROFIBUS 使用令牌传递协议来控制网络上设备之间的通信。从而保证了数据传输的结构性和可预测性。
该协议还支持主站设备-设备通信，由一个或多个主站设备控制与设备的数据交换。
数据传输
PROFIBUS 的运行波特率从 9.6 Kbps 到 12 Mbps 。实际速率取决于网络条件和电缆长度。
最大电缆长度随波特率的变化而变化：速度较快时需要较短的电缆，速度较慢时可以使用较长的电缆，9.6 Kbps 时最长可达 1200 米。
介质和连接器
PROFIBUS DP：通常采用具有 RS-485 信号电平的屏蔽双绞线，坚固耐用，从而适用于工业环境。
PROFIBUS PA：专为过程工业设计，采用曼彻斯特总线供电 (MBP) 技术，可在潜在爆炸性环境中实现本质安全。
设备地址
PROFIBUS 网络每个网段最多可支持 126 台设备，每台设备都有一个用于通信的唯一地址。
错误处理
PROFIBUS 集成了全面的错误检查机制，包括循环冗余检查 (CRC)，以确保传输过程中的数据完整性。
PROFIBUS 在工业自动化领域的前景
PROFIBUS 具有 4-20 mA 标准的可靠性能和现场总线技术的现代优势，助力工业自动化向前迈进一大进步。
该协议应用广泛，且不断进行改进，能够适应不断变化的工业运行需求。借助PROFIBUS，各行业构建了一个强大的、可扩展的通信系统，从而提高了效率、降低了成本并改善了诊断和安全性。
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