第３０卷第１２期 重庆与世界・学术版 ２０１３年ｌ２月 Ｐｒｏｆｉｎｅｔ与 Ｐｒｏｆｉｂｕｓ两种总线技术应用分析 杜正峰 （重庆烟草工业有限责任公司 重庆卷烟厂，重庆４０００６１） 摘要：工业网络控制技术时代，对控制系统的结构有了更高的要求，在这种要求的格局下，现场总线技术应运而 生，其中ｐｒｏｆｉｂｕｓ现场总线应用最为广泛，而随着对技术要求的不断提高，ｐｒｏｉｆｎｅｔ实时性Ｘ－业以太网技术得到了 迅猛的发展，这两种不同总线技术在烟草行业都有广泛的应用，本文主要是对这两种总线技术进行应用比较 分析。 关键词：ｐｒｏｆｉｂｕｓ；ｐｒｏｉｆｎｅｔ；工业以太网；现场总线 中图分类号：ＴＰ３９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—７１１１（２０１３）１２—０１５４—０２ Ｐｒｏｆｉｂｕｓ是过程现场总线（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ）的缩写，于 其中，Ｐｒｏｆｉｂｕｓ—ＤＰ与Ｐｒｏｆｉｂｕｓ—ＰＡ广泛应用于烟草行业 １９８９年正式成为现场总线的国际标准。目前，它在离散制 制丝线、卷包辅联系统、物流系统、高架库系统等控制 造业、过程自动化领域、驱动技术领域中占有主导地位，全 系统。 世界的ｐｒｏｉｆｂｕｓ设备节点数已经达到２ ０００万，成为全球 ２．Ｐｒｏｆｉｎｅｔ 最有影响力的现场总线技术之一” ；而ｐｒｏｆｉｎｅｔ是由ｐｒｏｆｉ— Ｐｒｏｆｉｎｅｔ的通信根据响应时间的不同，分为＿二种通信方 ｂｕｓ国际组织在ｐｒｏｆｉｂｕｓ的基础 提出的基于实时以太网 式：ＴＣＰ／ＩＰ标准通信，实时（ＲＴ）通信和同步实时（ＩＲＴ） 技术的新型自动化总线标准，将１二厂自动化和企业信息管 通信。 理层ＩＴ技术有机地融为一体，同时又完全保留了ｐｒｏｆｉｂｕｓ （１）ＴＣＰ／ＩＰ只提供基础通信，用于以太网是通过面向 现有的开放性。目前两种总线技术在烟草行业得到了全 连接和安全的传输通道在本地和分布式网络中进行数据 面的推广和使用，但是，两者在很多方面具有其有各自的 交换。 特点及其应用范围。 （２）实时（ＲＴ）通信是一个优化的、基于以太网第二层 （Ｌａｙｅｒ ２）的实时通信通道，通过该实时通道极大地减少了 一、通信结构 数据在通信站中的处理时『日Ｊ。 （３）同步实时（ＩＲＴ）通信可以满足运动控制的告诉通 １．Ｐｒｏｆｉｂｕｓ 信需求，以此来保证及时的、确定的响应。 Ｐｒｏｆｉｂｕｓ由二三个兼容部分组成：即Ｐｒｏｆｉｂｕｓ—ＤＰ（Ｄｅｃｅｎ— 罔ｌ和图２分别是两种总线的通信结构模型。 ｔｒａｌｉｚｅｄ Ｐｅｒｉｐｈｅｒｙ）、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ—ＰＡ（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）、Ｐｒｏｆｉ— ｂｕｓ—ＦＭＳ（Ｆｉｅｌｄｂｕｓ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎ）。 （１）Ｐｒｏｆｉｂｕｓ—ＤＰ：是一种高速低成本通信，用于设备级 层次 ’‘’’—— 一 — ＼ｒ 控制系统与分散式Ｉ／Ｏ的快速通信和循环数据交换，使用 Ｍｓ行规Ｉ设备ｌ ＇ＤＰ４￣－｝Ｅ［１ ＰＡ行规 ．．．．．．．．．．．．．．． ＤＰ扩展 Ｐｒｏｆｉｂｕｓ—ＤＰ可取代２４ＶＤＣ或４～２０ ｍＡ信号传输。 ＤＰ基本功能 现场，总线信 ｇ（ＦＭＳ） （２）Ｐｒｏｆｉｂｕｓ—ＰＡ：专为过程自动化设计，用于本质安伞 来使用 系统的过程自动化中，可使传感器和执行机构联在一根总 线上，实际应用中多通过ＤＰ／ＰＡ耦合器与Ｐｒｏｆｉｂｕｓ—ＤＰ总 现场总线数据链路（ＦＤ［ １ ｌＥＣ＆口 线融合使用。 ＲＳ．４８５／光纤 ＩＥＣＩ＇５８。２ （３）Ｐｒｏｆｉｂｕｓ—ＦＭＳ：用于车间级监控网络，是一个令牌 结构，实时多主网络，常用于可编程控制器和现场设备之 图ｌ Ｐｒｏｆｉｂｕｓ的通信模型 问的数掂通信。 作者简介：杜 峰（１９８２一），男，硕：Ｈ开究生，工程师，研究方向：电气技术。 杜正峰：Ｐｒｏｆｉｎｅｔ与Ｐｒｏｆｉｂｕｓ两种总线技术应用分析 １５５ ＰＲＯＦＩＮＥＴ－Ｚ．－程 ｌ ｌ ＰＲＯＦＩＮＥＴＸ－程 组建对象模型 组建对象模型 分布式组建对象模型 分布式组建对象模型 ＴＣＰ／ＩＰ ＴＣＰ／ＩＰ 总线系统 代理 第三方现 场总线 一 ＤＰ ＰＲＯＦＩＢＵＳ 现场设备 图２ Ｐｒｏｆｉｎｅｔ的通信模型 二、通信介质和通讯速率 一 网络传输介质是网络中连接收发双方的物理通道，也 是通信中实际传送信息的载体。常用的传输介质有双绞 线、同轴电缆、光纤、无线介质等。 对于ｐｒｏｆｉｂｕｓ和Ｐｒｏｆｉｎｅｔ两者都可以运用铜和光纤作 为通信介质，但对于Ｐｒｏｆｉｎｅｔ，无线（ＷＬＡＮ）可用于额外的 介质。两种总线通讯传输速率对比如表１。 表１两种总线通讯对比 最大总线 １２ Ｍｂｐｓ的最大总 设备之间的总 长度 线长度为１００ ｍ 线长度为１００ ｍ 三、使用与运行 Ｐｒｏｆｉｂｕｓ和Ｐｒｏｉｆｎｅｔ两者在传输介质上完全不同，没有 任何的关系；同时对于Ｐｒｏｆｉｂｕｓ，其引导轴必须在ＤＰ主站 中运行，而Ｐｒｏｆｉｎｅｔ则可以运行在任意的Ｓｉｍｏｔｉｏｎ中；而在 组态和诊断两个方面，Ｐｒｏｆｉｂｕｓ需要专有的接口模块，特殊 的工具进行组态和网络诊断，而Ｐｒｏｉｆｎｅｔ可以使用标准的 以太网卡，使用相关的ＩＴ工具即可等。所以，Ｐｒｏｆｉｎｅｔ较 Ｐｒｏｆｉｂｕｓ有很多的优点，但同时它们也有相同点，它们都有 很好的实时性，都实用了很精简的堆栈结构。 Ｐｒｏｆｉｂｕｓ和Ｐｒｏｆｉｎｅｔ不仅在以上几个方面不同，而且在 其他许多方面也有很大的区别： （１）Ｐｒｏｆｉｂｕｓ总线上一般只有一个主站系统，多主站系 统会导致ＤＰ的循环周期过长，而任意数量的控制器都可 以在Ｐｒｏｆｉｎｅｔ上运行，且不会影响Ｌ／Ｏ的响应时间。 （２）Ｐｒｏｆｉｂｕｓ总线上的故障主要来源于总线终端电阻 不匹配、较差的网络接地，而Ｐｒｏｆｉｎｅｔ则不需要终端电阻。 （３）Ｐｒｏｆｉｂｕｓ不能准确及时确定设备的网络位置，而 Ｐｒｏｉｆｎｅｔ可以通过网络拓扑信息准确确定设备的网络位置。 四、烟草行业应用状况分析 综合比较两种总线的通信性能，从上面通信结构对比 图、通讯对比表、使用与运行对比中可以看出：Ｐｒｏｆｉｎｅｔ的通 信性能比ｐｒｏｉｆｂｕｓ更为全面，适用的范围更广，且Ｐｒｏｆｉｎｅｔ 不仅包含了ｐｒｏｆｉｂｕｓ的全部优点，同时其本身也有其独特 的特性，总的来说相对Ｐｒｏｆｉｂｕｓ，Ｐｒｏｆｉｎｅｔ的应用范围更为广 泛，而且其应用的前景也很光明。 Ｐｒｏｆｉｂｕｓ的应用范围非常的广泛，它可以应用于烟草 行业加工制造过程和烟草行业辅助系统中，且在烟草行业 众多的总线中应用的范围处于前列；而在其基础上发展而 来的Ｐｒｏｆｉｎｅｔ的应用范围更为广泛，Ｐｒｏｆｉｎｅｔ不仅可以应用 于分布式智能控制系统，而且还逐渐进人过程自动化领 域。Ｐｒｏｆｉｎｅｔ从２００８年起逐步在烟草行业得到了推广和使 用，目前已经在烟草行业内多个领域和现场应用且都取得 了比较好的效果，大幅度提升了控制系统的安全性和稳定 性，为推动烟草行业技术装备水平的提升做出了积极的 贡献。 五、结束语 通过对两种总线技术的比较，发现Ｐｒｏｉｆｎｅｔ有很多Ｐｒｏ— ｆｉｂｕｓ不具备的特点，同时几乎拥有Ｐｒｏｆｉｂｕｓ的全部特点。工 业的快速发展和新技术的不断涌现，对工业控制提出了更 高的要求，这也为Ｐｒｏｆｉｎｅｔ的发展创造了条件。由于基于标 准以太网的任何开发都可以直接应用在Ｐｒｏｆｉｎｅｔ网络中，同 时由于世界上基于以太网解决方案的开发者远远多于Ｐｒｏｆｉ— ｂｕｓ开发者，所以有更多的可用资源去创新Ｐｒｏｆｉｎｅｔ技术，使 得其更具有无限的发展潜力。虽然目前Ｐｒｏｆｉｂｕｓ的应用较 多，随着工业发展高新技术的应用要求的提高与时间的推 移，最终Ｐｒｏｆｉｎｅｔ一定会取代Ｐｒｏｆｉｂｕｓ的地位。 参考文献： ［１］王同胜．网络与通信［Ｍ］．北京：机械工业出版社， ２Ｏ００：８５—１２４． ［２］ 陈先锋．西门子全集成自动化技术综合教程［Ｍ］．北 京：人民邮电出版社，２０１１． ［３］谢昊飞，李勇．网络控制技术［Ｍ］．北京：机械工业出 版社．２００９． （责任编辑张佑法）