PROFIBUS

用在自动化技术的现场总线标准

PROFIBUS是一个用在自动化技术的现场总线标准，在1987年由德国西门子公司等十四家公司及五个研究机构所推动，PROFIBUS是程序总线网络（PROcess FIeld BUS）的简称。PROFIBUS和用在工业以太网的PROFINET是二种不同的通信协议。

起源

PROFIBUS的历史可追溯到1987年联邦德国开始的一个合作计划，此计划有十四家公司及五个研究机构参与，目标是要推动一种串列现场总线，可满足现场设备接口的基本需求。为了这个目的，参与的成员同意支持有关工厂生产及程序自动化的共通技术研究。

PROFIBUS中最早提出的是PROFIBUS FMS（FMS代表Field bus Message Specification），是一个复杂的通信协议，为要求严苛的通信任务所设计，适用在车间级通用性通信任务。后来在1993年提出了架构较简单，速度也提升许多的PROFIBUS DP（DP代表Decentralized Peripherals）。PROFIBUS FMS是用在PROFIBUS主站之间的非确定性通信。PROFIBUS DP主要是用在PROFIBUS主站和其远程从站之间的确定性通信，但仍允许主站及主站之间的通信。

PROFIBUS可分为二种，分别是大多数人使用的PROFIBUS DP和用在过程控制的PROFIBUS PA：

2009年底时PROFIBUS网络上的设备已经有三千万个，其中五百万个设备是用在过程控制。

技术

PROFIBUS通信协议（OSI模型）

备注：*MBP为曼彻斯特总线电力传输（Manchester Bus Powered）的缩写。

应用层

为了有效利用PROFIBUS DP的机能，PROFIBUS DP定义了几种不同的服务档次：

数据链路层

数据链路层FDL（总线数据链路层）混合了一般主站（master）－从站（slave）之间的通信及令牌传递的消息。在PROFIBUS网络中，控制器或控制系统为主站，感测器及致动器为从站。

发送的消息不止一种，依其起始字符（start delimiter, SD）可以识别是哪一种消息：

无数据：SD1 = 0x10

变动长度数据：SD2 = 0x68

固定长度数据：SD3 = 0xA2

令牌（Token）：SD4 = 0xDC

简单的收到告知（acknowledgement）：SC = 0xE5

SD:起始字符

LE:协议数据单位（protocol data unit, PDU）及DA、SA、FC、DSAP及SSAP所有数据的长度

LEr:重复LE的内容（因PROFIBUS的汉明距离HD=4，不在FCS检查码范围内的数据需重复一次，因此需重复LE内容）

FC:功能码

DA：目的设备地址

SA：来源设备地址

DSAP：目的设备的服务点（SAP）

SSAP：来源设备的服务点

除了SAP55之外的其他服务点都是必备的，若设备中没有非易失性存储器，可以不支持更改从站地址的SAP55服务。

PDU:协议数据单元（Protocol Data Unit）

FCS:框架检查码，是直接将消息中的字节相加而得，包括PDU、DA、SA、FC、DSAP及SSAP，不考虑溢出。

ED:结束字符，为0x16

发送字节时使用异步的发送模式，奇偶校验位为偶校验位，启始比特及停止比特均为1个。当发送数据时在字节的停止比特跟下一字节的启始比特之间不能有停顿。主站在检测网络上至少33比特没有数据（为逻辑状态1）时，会提交一笔新的消息。

比特传输层

比特传输层有三种不同的传输方式：

许多厂商的产品可以在移动设备或是无线数据传输的场合使用PROFIBUS，不过这些产品还没有对应的技术标准。

应用行规

应用行规（profile）是PROFIBUS为了特殊的应用或设备，所事先定义的配置，其中包括特殊的功能及特征。应用行规是由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS international,PI）的各工作小组所订定，由PROFIBUS国际组织所发布。应用行规让用户可以确定不同厂商提供的类似设备可以有一致的机能，对产品的开放性、互操作性及互换性都很重要。用户的选择空间变大，也驱使设备厂商提升产品性能及减低成本。

已有许多PROFIBUS的应用行规，例如针对编码器、量测设备、智能泵、机器人及数控机床等应用行规。也有针对特殊应用的应用行规，如针对HART、无线PROFIBUS及在程序自动化设备中使用PROFIBUS PA的应用行规。其他的应用行规包括运动控制的PROFIdrive及功能安全（Functional Safety）的PROFIsafe。

标准

PROFIBUS在1991/1993年成为德国工业标准DIN 19245，在1996年成为欧洲标准EN 50170 V.2，在1996年成为现场总线国际标准IEC 61158/IEC 61784的组成部分（TYPE 3）。在2006年PROFIBUS也成为中华人民共和国的机械工业GB/T20540-2006。

组织

PROFIBUS用户组织（PROFIBUS Nutzerorganisation e.V，简称PNO）在1989年成立。这个组织主要是由欧洲的PROFIBUS制造商及用户所组成。在1992年成立了第一个地区性用户组织（PROFIBUS Schweiz in Switzerland），后来也各地区的地区性用户组织（RPAs）也相继成立。

在1995年所有的地区性用户组织集成成一个国际性的伞状组织PROFIBUS & PROFINET国际协会（PROFIBUS & PROFINET International, PI）。至2010年为止，PROFIBUS在全世界有25个地区性用户组织（包括PNO），超过1400个成员，包括许多重要的自动化设备服务的厂商及许多终端客户。

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