PROFIBUS是如何工作的？

我们上期详细介绍了PROFIBUS总线的三种物理层类型：

• RS485
• MBP
• 光纤

Profibus总线OSI七层模型详细解析

这期重点和大家分享PROFIBUS总线的工作机制。

PROFIBUS技术系统结构

我们先总体看下PROFIBUS技术系统的结构，可以帮助我们清晰了解这一技术的具体协议内容及不同的应用类别等。

核心的实际上是PROFIBUS DP，这里我们会在后期详细的分享DP的具体内容。

主从架构

PROFIBUS采用主从通信架构。在这种设置中，一个或多个设备作为主设备，控制总线上的通信，而其他设备作为从设备，响应主设备的请求。

这种主从类型的协议，类似于Modbus，但增加了令牌环协议，允许有多个主设备。此外，与Modbus不同，所有设备在启动时都会经历一个启动序列，在此期间它们“加入”网络。每个从设备都维护一个故障安全计时器。如果主设备在一定时间限制内没有与其通信，从设备将进入安全状态；然后主设备必须再次经历启动序列，才能进行进一步的数据交换。这与主设备中的看门狗计时器相结合，确保每个总线周期内的所有通信都有一定的时间值。

一般总线扫描如下图所示。主设备A接收到令牌，从而获得总线控制权。然后，它将与其每个从设备交换数据，完成后将令牌传递给下一个主设备（如果有的话）。协议还内置了对每个从设备进行详细诊断的要求。在正常数据交换期间，从设备可以向主设备发出警报，告知其有诊断信息，主设备将在下一次总线扫描期间读取这些信息。

两个版本

PROFIBUS有两个版本，它们都利用这种主从结构：

PROFIBUS-DP（分散外设）：这是最常用的版本，设计用于控制系统和I/O设备之间的快速通信。在协议层上，PROFIBUS 用DP和它的DP-V0 、DP-V1和 DP-V2版本提供了宽阔的选项范围，它能使不同应用之间的通信得到优化。

DP(Decentralized Peripherals)用于总线主站与其所属从站设备之间进行简单、快速、循 环和时间确定性的过程数据的交换。最初的版本为DP-V0，现已由版本DP-V1进行了扩展。另一个版本DP-V2 也可供使用，它用一个同步总线循环提供直接的从站对从站通信。

PROFIBUS-PA（过程自动化）：这个版本用于过程自动化应用，特别是在可能存在爆炸性环境的情况下。它包括通过总线为现场设备供电和本质安全操作的功能。

多个主站

为协调总线上若干个主站，总线存取协议(第2层或数据链路层)定义主-从程序和令牌传递程序。如下图所示：

通过上述的程序，那么这里就可以允许多主站的存在了。当然，还需要在运行前进行相应的配置工作（地址分配、通信参数、计时器等的设置）。

参考链接：

1. https://www.rtautomation.com/technologies/profibus/
2. https://instrumentationtools.com/how-profibus-communication-works/
3. https://toolbox.igus.com/4410/what-is-profibus-and-how-does-it-workb