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PROFIBUS与现场总线国际标准 　 前言 　 　 　 　 　 　 　 Profibus概述 　 　 　 　 　 　 Profibus技术特性 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Profibus与IEC61158 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 小结 　 当今现场总线技术各流派在国际标准制定过程中的激烈竞争由来已久，目前这种竞争已逐渐从国际延伸到国内，而各流派对于目前国际标准（IEC61158）的技术分歧国内还知之甚少，为此全国仪器仪表标准化业务管理机构：仪器仪表综合技术经济研究所、全国工业过程测量及控制标准化技术委员会和上海工业自动化仪表研究所的标准化专家们于1998年5月5日在中国现场总线PROFIBUS专业委员会与德国西门子公司现场总线通讯部经理Von. Glasow先生为首的德国PROFIBUS技术专家进行了座谈，会上德国专家明确提出了PROFIBUS对国际现场总线技术发展的预测及对目前IEC现场总线国际标准的意见，虽然德国专家的意见不能代表我国对现场总线国际标准的态度，但是对我国今后的现场总线标准化工作是有一定的参考价值的。会后我们对德国专家的主题报告做了整理，并结合PROFIBUS的相关技术做一专题报道，以嗜读者。 　 Profibus自1984年开始研制现场总线产品，经过十多年的开发、生产和应用，Profibus已成为欧洲首屈一指的开放式现场总线系统。目前PNO（Profibus用户组织）已拥有600多个成员，生产近千种产品。Profibus产品在欧洲市场占有率大于40％，广泛应用于加工自动化、楼宇自动化、过程自动化、发电与输配电等领域，截止97年1月，安装的Profibus芯片已超过100万台。 1996年6月Profibus正式被采纳为欧洲标准EN50170第二卷。Profibus的核心公司为：Siemens公司，E＋H公司，Samson公司，Softing公司等。 Profibus以ISO7498为基础，以开放式系统互联网络（OSI，Open system interconnection）作为参考模型，定义了物理传输特性，总线存取协议和应用功能。 　 Profibus-DP,Profibus-PA和Profibus-FMS构成了Profibus家族。 Profibus-DP（Decentralized Periphery）是一种高速和便宜的通信连接，它专门设计为自动控制系统和设备级分散的I/O之间进行通信使用。使用Profibus-DP模块可取代24伏或4～20毫安的串联式信号传输。直接数据链路映像（DDLM）提供的用户接口，使得对数据链路层的存取变得简单方便，传输可使用RS－485传输技术或光纤媒体。 Profibus-FMS（Fieldbus Message Specification）用来解决车间级通用性通信任务。与LLI（Lower Layer Interface）构成应用层，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协调了不同的通信关系并向FMS提供不依赖设备访问数据链路层，Profibus-FMS可使用RS－485和光纤传输技术。 Profibus-PA（Process Automation）是专为过程自动化而设计的，它可使传感器和执行器接在一根共用的总线上，可应用于本征安全领域，根据IEC61158－2国际标准，Profibus-PA可用双电缆总线供电技术进行数据通信，数据传输采用扩展的Profibus-DP协议和描述现场设备的PA行规，使用电缆耦合器，Profibus-PA装置能很方便的连接到Profibus-DP网络。 与其它现场总线系统相比，Profibus的最重要优点是它的普遍性，它包括了加工制造、过程和楼宇自动化等广泛应用领域，并可同时实现集中控制、分散控制和混合控制三种方式。 　 德国西门子公司Glosow先生从Profibus的立场阐述了对IEC现场总线国际标准的一些看法。 1.关于IEC国际标准的制定目标 （1）1984年，IEC/SC65C/WG6开始制定现场总线国际标准，起初的制定目标是：建立一套涉及工厂自动化、过程自动化、楼宇自动化及广泛的现场装置的现场总线国际标准。 （2）到1995年，IEC/SC65C/WG6制定现场总线国际标准的目标缩小到过程自动化领域。 （3）到1996年，现场总线国际标准的制定目标又缩小为不包含一致性试验的低速现场装置。 （4）到1997年，现场总线国际标准的制定目标再一次缩小了范围：仅有集中总线方式，不包含离散自动化方案，少量定位事件应用（不包括报警事件）。 Profibus专家认为，目前，IEC现场总线国际标准草案FDIS的制定目标是与其制定初期的目标相违背的，仅适用于过程自动化领域。而从世界市场的需求来看，过程自动化领域的需求仅占世界市场需求量的15％左右，因此IEC现场总线国际标准不能充分满足世界市场的需求。 注：据美国ARC公司的统计报告，世界市场的需求比率为： 加工制造领域 18％ 过程自动化领域 15％ 交通运输领域 15％ 医药领域 18％ 航空国防领域 34％ 2.关于IEC国际标准的应用范围 Profibus专家对目前国际上几种总线标准在工业自动化领域的应用范围做了比较。 Profibus专家认为，IEC国际标准仅适用于低速现场装置的集中控制方式，不能应用分散控制和混合控制方式，应用和装置的类型不完善。如不具备高级通讯交换（报警、登录等），无法扩展现场装置之间的横向数据交换，及不具备即插即用，网络实时更改等特性要求。 3.关于IEC国际标准的分层结构 Profibus专家认为，IEC国际标准的层次结构不是统一的。应用层是模块式结构而数据链路层是贯通式结构，两层之间没有统一的接口。对于IEC国际标准的物理层、数据链数层和应用层这三层中，仅有物理层是各方都可以接受的。数据链路层和应用层都存在着很大的技术分岐，同时，Profibus专家坚持认为IEC国际标准的FDIS草案应当做出技术内容上的重大调整。 4.Profibus对IEC国际标准的建议 Profibus专家建议IEC应当尊照今年初TC65顾问组会议和IEC部门领导层会议的精神， 将IEC现场总线国际准草案（FDIS）做为技术报告出版，然后通过今后几年的市场应用的检验，再对草案进行重新修订，最终形成一套统一的现场总线国际标准。 　 IEC61158－统一的现场总线国际标准，从NWI阶段到FDIS阶段已经经历了十四个年头。应当说无论是标准的支持派代表FF（支持率75％）还是标准的反对派代表Profibus（反对率25％）都不是从技术协调上考虑标准的实效性，而是从控制国际标准通过与否来达到占领世界市场的目的。由此可见，IEC国际标准是否通过，都不可能在今后几年内使现场总线产品达到国际上的统一。展望现场总线技术的发展趋势，兼容不同现场总线产品的接口技术有可能成为今后几年内技术发展的热点课题。 仪器仪表综合技术经济研究所