【正文】 S現(xiàn)場總線控制技術(shù)是一種國際性的開放的現(xiàn)場總線控制標準。從1995年德國頒布FMS至今，經(jīng)歷了十余年，該標準現(xiàn)已被全世界接收，其應(yīng)用覆蓋機械加工、過程控制、電子交通及樓宇自動化的各個領(lǐng)域。PROFIBUS于1995年成為歐洲標準，1999年成為國際標準、2001年10月，它被批準為中華人民共和國工業(yè)自動化領(lǐng)域標準中的現(xiàn)場總線控制標準。目前，世界上許多自動化產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的設(shè)備都提供PROFIBUS接口。PROFIBUS在眾多的現(xiàn)場總線控制標準中以超過40%的市場占有率穩(wěn)居榜首，其產(chǎn)品每年增長20%～30%。以著名的西門子公司為例，它可以提供上千種PROFIBUS產(chǎn)品，應(yīng)用于中國的許多自動化控制系統(tǒng)中，: Profibus控制范圍圖 PROFIBUS根據(jù)應(yīng)用特點可以分為PROFIBUSDP、PROFIBUSFMS和PROFIBUSPA3種兼容版本，如圖2所示。PROFIBUSDP屬于設(shè)備總線，主要用于復(fù)雜現(xiàn)場設(shè)備和分布式I/O。其物理結(jié)構(gòu)為RS485，～12Mb/s。PROFIBUSFMS屬于系統(tǒng)總線，應(yīng)用于車間級網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。其物理結(jié)構(gòu)為RS485，～12Mb/s。PROFIBUSPA屬于設(shè)備總線，主要應(yīng)用于兩線制供電和本安過程控制儀表。它在保持DP協(xié)議的同時，增加了對現(xiàn)場儀表的饋電功能，執(zhí)行標準是IEC611582。 Profibus應(yīng)用圖 分散式數(shù)字化控制器分為主站和從站，該系統(tǒng)可通過PROFIBUS從現(xiàn)場底層到車間級進行網(wǎng)絡(luò)化。主站決定了總線的數(shù)據(jù)通信。在沒有其他設(shè)備數(shù)據(jù)通信的情況下，當主站獲得總線控制權(quán)即令牌時，同樣可以發(fā)送信息。從PROFIBUS協(xié)議方面的定義，主站也稱為主動站。一般的從站都由驅(qū)動器、閥門、I/O裝置和測量發(fā)送器組成，它屬于外圍設(shè)備。從站沒有總線控制權(quán)，僅確認接收到的信息；或當主站發(fā)出請求時，向它發(fā)送信息。因為它只占總線協(xié)議的一小部分，所以從站實施起來相當?shù)慕?jīng)濟[4]。 協(xié)議結(jié)構(gòu) PROFIBUS協(xié)議的結(jié)構(gòu)根據(jù)ISO7498國際標準以開放系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)OSI為參考模型。 PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)圖PROFIBUSDP使用第2層和用戶接口，第3層～7層未加以描述。PROFIBUSFMS第7層均加以定義。應(yīng)用層包括現(xiàn)場總線控制信息規(guī)范和低層接口。PROFIBUSPA數(shù)據(jù)傳輸采用的是擴展的PROFIBUSDP協(xié)議，根據(jù)IEC611582標準，這種傳輸技術(shù)使現(xiàn)場設(shè)備通過總線供電，從而確保其安全性。PROFIBUSPA設(shè)備使用分段式耦合器能很方便地集成到PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)。PROFIBUSDP和PROFIBUSFMS這兩套系統(tǒng)可在同一根電纜上同時操作，他們使用了同樣且統(tǒng)一的傳輸技術(shù)和總線訪問協(xié)議。 傳輸技術(shù) 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)選用的傳輸技術(shù)在很大程度上取決于了它的應(yīng)用范圍，因為既要考慮總線的要求，譬如傳輸?shù)木嚯x，傳輸?shù)目煽啃院退俣?，又要考慮簡便而又費用低廉的機電因素。數(shù)據(jù)和電源在涉及過程自動化時的傳送必須在同一根電纜上。PROFIBUS提供了以下3種類型：DP和FMS的RS485傳輸、PA的IEC 611582傳輸和光纖傳輸來滿足所有的傳輸技術(shù)。 RS485傳輸通常稱為H2，是PROFIBUS最常見的一種，共用一根導(dǎo)線對，采用屏蔽雙絞銅線電纜。它適用設(shè)施簡單而又便宜而且需要高速傳輸?shù)母鱾€領(lǐng)域。RS485傳輸技術(shù)的特性如下：① 網(wǎng)絡(luò)拓撲：兩端有帶電源的總線終端電阻的線性總線，短截線的波特率。② 介質(zhì)：取決于環(huán)境條件（EMC），可采用屏蔽雙絞電纜，或者取消屏蔽。③ 站點數(shù)：每段32個站，不帶轉(zhuǎn)發(fā)器。帶轉(zhuǎn)發(fā)器時，最高可到127站。④ 插頭連接器： 9針D插頭連接器為佳。 RS485傳輸?shù)目偩€結(jié)構(gòu)可以增減站點，可分步投入，并且對其他站點的傳輸操作不會產(chǎn)生影響。，一旦投入運行，所有設(shè)備需選取一樣的傳輸速率。傳輸速率取決于電纜的最大長度， 傳輸距離與速度示意表波特率/（Kb/s）500150012000距離（段）/m1200120012001000400200100 PA的IEC 611582傳輸技術(shù)在石化工業(yè)生產(chǎn)上能得到很好的應(yīng)用，因為它的本質(zhì)安全性可很好保持其并且這些現(xiàn)場設(shè)備可通過總線供電運行。此項技術(shù)是一種可進行無電流的連續(xù)傳輸?shù)奈煌絽f(xié)議，通常稱為H1。IEC 611582傳輸技術(shù)的原理如下：（1） 總線不需要由站發(fā)送信息時供電。（2） 現(xiàn)場總線設(shè)備所用的電流是常量穩(wěn)態(tài)基本電流。（3） 主總線兩端的作用是無源終端線。（4） 每段只需要一個供電裝置；（5） 線型、星型和樹型網(wǎng)絡(luò)可允許使用。（6） 設(shè)計時冗余總線段的運用，提高了設(shè)備可靠性。（7） 現(xiàn)場設(shè)備的作用相當于無源的電流吸收裝置。IEC 。 IEC 611582傳輸技術(shù)特性表數(shù)據(jù)傳輸數(shù)字式，位同步，曼徹斯特編碼傳輸速率，電壓式數(shù)據(jù)可靠性預(yù)兆性，采用起始和終止限定符來避免誤差電纜雙絞線（屏蔽或非屏蔽）遠程電源通過數(shù)據(jù)線，可選為附件 防爆型可進行本質(zhì)安全和非本質(zhì)安全的操作拓撲線型或樹型，或者兩者結(jié)合型站數(shù)每站最多32個，最多126個轉(zhuǎn)發(fā)器可擴展至最多四個PROFIBUS系統(tǒng)也可使用光纖導(dǎo)體來增加高速傳輸?shù)淖畲缶嚯x，在電磁干擾很大的環(huán)境下應(yīng)用。傳輸距離在50m以內(nèi)時使用便宜的塑料纖維導(dǎo)體，在1Km內(nèi)時使用玻璃纖維導(dǎo)體。專用的總線插頭可由許多廠商提供，將RS485信號轉(zhuǎn)換成光纖信號，或?qū)⒐饩€信號轉(zhuǎn)換成RS485信號，這是一套十分方便的開關(guān)控制方法[6]，適用于同一系統(tǒng)上使用RS485傳輸技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)。 總線存取協(xié)議 PROFIBUS的DP、FMS和PA通過OSI參考模型的第2層實現(xiàn)，包括數(shù)據(jù)的可靠性以及傳輸協(xié)議和報文的處理，它們都使用單一的總線協(xié)議。在PROFIBUS中，現(xiàn)場總線控制數(shù)據(jù)鏈路為第2層。控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦蛴山橘|(zhì)存取控制。 PROFIBUS協(xié)議的設(shè)計的目地是滿足介質(zhì)存取控制的基本要求[7]。 在確定的時間內(nèi)中必須保證通信任務(wù)的完成由任何一個站點來處理，這是對于自動化系統(tǒng)（主站）間通訊；而在程序控制器和簡單的I/O設(shè)備（從站）間通信，快速且簡便地完成傳輸任務(wù)是最主要的。因此，主站與從站之間的主從方式和主站從站間的令牌傳遞方式是PROFIBUS采取的總線存取協(xié)議。令牌傳遞程序確保了每一個站能夠在一個精確給定的時間內(nèi)從框架得到總線訪問權(quán)限。令牌是一種特殊的消息,它在整個一周的最長循環(huán)時間是之前就規(guī)定好的。PROFIBUS總線令牌只在每一臺主機間的通訊使用。在PROFIBUS中，令牌只在各主站之間通信時使用。主站在得到總線存取令牌時與從站通信是由主從方式允許的，從站發(fā)送或索取信息均可向每個主站索取，通過這種方法可實現(xiàn)下列系統(tǒng)配置：純主—從系統(tǒng)、純主—主系統(tǒng)（帶令牌傳遞）和混合系統(tǒng)。根據(jù)主從關(guān)系表站通信，在這段時間內(nèi)參照可以主—從關(guān)系表與所有的關(guān)系表。令牌環(huán)鏈是接待單位的地址,根據(jù)主站構(gòu)成邏輯鏈路。在這個過程中,令牌在規(guī)定的時間里按照地址的升序在每個主站按照次序傳遞。 上層協(xié)議通過第二層的服務(wù)存取點是在PROFIBUSFMS、PROFIBUSDP和PROFIBUSPA中使用的第二層服務(wù)不同子集。在PROFIBUSFMS中，邏輯通訊地址的關(guān)系表是由這些服務(wù)存取點來建立；在PROFIBUSDP和PROFIBUSPA中，每個存取點都定義了明確的功能。在主站和從站中，可同時存取多個服務(wù)存取點[9]。 Profibus第二層子集表服務(wù)功能DPPAFMSSDA發(fā)送數(shù)據(jù)要應(yīng)答SRD發(fā)送數(shù)據(jù)不需要回答SDN發(fā)送數(shù)據(jù)不需要回答CSRD循環(huán)性發(fā)送和請求回答的數(shù)據(jù)3 真空等離子焊接的原理及應(yīng)用 真空等離子焊接生產(chǎn)技術(shù)目前得到了越來越多的重視，現(xiàn)在主要應(yīng)用于鈦合金自耗電極制備的生產(chǎn)，熔煉中的生產(chǎn)效率、冶金質(zhì)量和其控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性相關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的不