A PROFIBUS gyártó-független, nyílt terepbusz szabvány széleskörű alkalmazási területtel. A gyártó-függetlenséget és a nyíltságot az EN 50 170 PROFIBUS szabvány garantálja. A PROFIBUS lehetővé teszi különböző gyártók eszközeinek speciális interface nélküli kommunikációját. A PROFIBUS felhasználható nagysebességű időkritikus adatátvitelre és nagy, bonyolult kommunikációs feladatok megoldására egyaránt. A PROFIBUS család három alapjaiban kompatibilis változatból áll.
Ezt a nagysebességű és olcsó összeköttetésekre optimalizált változatot elsősorban automatikus vezérlőrendszerek
és elosztott I/O eszközök kommunikációjára fejlesztették ki. A PROFIBUS-DP felhasználható párhuzamos adatforgalomra is.
A PROFIBUS-DP-t nagysebességű eszközszintű átvitelre fejlesztették ki. Itt a központi vezérlők (pl. PLC, PC) nagysebességű
soros vonalon kommunikálnak az elosztott terepi eszközökkel (I/O, meghajtók, szelepek, stb.).
Az elosztott eszközökkel való kommunikáció legnagyobb része ciklikusan történik. Ebben a kommunikációban az EN 50 170
szabvánnyal összhangban levő PROFIBUS-DP funkciók használhatók fel. Ezen ciklikus funkciók végrehajtása mellett az intelligens
terepi eszközök konfigurálására, diagnosztizálására és hibakezelésére a ciklikus kommunikációs funkciók használata is szükséges.
A PROFIBUS-PA folyamatszabályozási célokra használható. Lehetővé teszi érzékelők és beavatkozók közös buszra
csatlakozását nagy megbízhatóságot igénylő környezetben is. Az IEC 1158-2 nemzetközi szabvány szerinti 2 vezetékes
technológiával egyszerre szolgál kommunikációra és a tápfeszültség továbbítására. A PROFIBUS-PA a folyamat
automatizálásban használatos. A PA az automatizálási rendszereket kapcsolja össze a folyamatvezérlő rendszerekkel
és a terepi eszközökkel. Az analóg 4-20 mA-es technológiát váltja fel. A PROFIBUS-PA használata a tervezési,
kábelezési, szerelési és karbantartási költségek 40%-os csökkenését eredményezi, miközben az elérhető funkciók száma és a megbízhatóság nő.
A PROFIBUS-FMS adja a cella szintű kommunikációs feladatok általános megoldását. A hatékony FMS szolgáltatások széleskörűen használhatók fel és nagy rugalmasságot biztosítanak. A PROFIBUS-FMS a kiterjedt és bonyolult kommunikációs feladatok megoldását is támogatja.
Alapvető jellemzők
A PROFIBUS szabványosított műszaki és funkcionális jellemzői lehetővé teszik decentralizált digitális vezérlők közös hálózatba kapcsolását.
A PROFIBUS különbséget tesz master és slave eszközök között. A master eszközök vezérlik az adatkommunikációt a buszon.
A master külső kérés nélkül is küldhet üzenetet, ha nála van a buszhozzáférési jog ( a token). A PROFIBUS protokollban a
mastereket aktív állomásoknak is nevezik. A slave-ek perifériás eszközök. Tipikus slave eszközök az input-output eszközök,
a szelepek, meghajtók és mérőeszközök. Nincs buszhozzáférési joguk: csak a bejövő üzeneteket nyugtázhatják, illetve a master
kérésére küldhetnek adatot. A slave-eket passzív állomásoknak is nevezik. Mivel a busz protokollnak csak kis részét képezik,
ezért implementációjuk gazdaságos.
Protokoll architektúra
A PROFIBUS elfogadott nemzetközi szabványokon alapul. A protokoll architektúra az OSI (Open System Interconnection) hivatkozási modellhez
igazodik az ISO 7498 nemzetközi szabvánnyal összhangban. Ebben a modellben minden átviteli rétegnek jól definiált feladata van.
Az 1. réteg (fizikai réteg) definiálja az átvitel fizikai jellemzőit. A 2. réteg (adatkapcsolati réteg) a buszhozzáférési protokollt definiálja.
A 7. réteg (alkalmazási réteg) határozza meg az alkalmazási funkciókat.
A PROFIBUS-DP az 1. és a 2. réteget és a felhasználói interfacet használja. A 3-7. réteg nem definiált. Ez az egyszerűsített architektúra
gyors és hatékony adatátvitelt tesz lehetővé. A Direct Data Link Mapper (DDLM) biztosítja a 2. réteg könnyű elérését a felhasználói interface felől.
A felhasználói interface specifikálja a felhasználó és a rendszer számára hozzáférhető alkalmazási funkciókat és a különböző PROFIBUS-DP
eszköztípusok működési jellemzőit. Átvitelre az RS 485 átviteli technológia vagy száloptika használható.
A PROFIBUS-FMS az 1., 2. és 7. réteget definiálja. Az alkalmazási réteg összetevői az FMS (Fieldbus Message Specification) és az LLI
(Lower Layer Interface). Az FMS az alkalmazási protokollt tartalmazza és hatékony kommunikációs szolgáltatások széles körét nyújtja a felhasználónak.
Az LLI különböző kommunikációs kapcsolatokat valósít meg és az FMS eszközfüggetlen hozzáférését biztosítja a 2. réteghez. A 2. réteg (FDL, Fieldbus Data Link)
a buszhozzáférés-vezérlést és az adatbiztonságot implementálja. Átvitelre az RS 485 átviteli technológia vagy száloptika használható.
A PROFIBUS-PA a kibővített PROFIBUS-DP protokollt használja adatátvitelre. Ezen kívül a PA profilt is használja, ami a terepi eszközök működését
határozza meg. Az átviteli technológia - összhangban az IEC 1158-2 szabvánnyal - valódi biztonságot garantál és lehetővé teszi az eszközök buszon
keresztüli tápfeszültség-ellátását. A PROFIBUS-PA eszközök szegmenskapcsoló használatával egyszerűen integrálhatók PROFIBUS-DP hálózatokba.
A PROFIBUS-DP és a PROFIBUS-FMS azonos átviteli technológiát és boszhozzáférési protokollt használ, ezért ugyanazon a vezetéken egyidőben is működtethetők.
A terepbusz rendszer alkalmazási területét az átviteli technológia megválasztása nagyban meghatározza. Az általános követelményeken
(az átvitel biztonsága, nagy távolság és átviteli sebesség) túl fontos az is, hogy elektromechanikus elemek egyszerűek és olcsók legyenek.
Folyamatszabályozási alkalmazások esetén az adatok és a tápfeszültség közös vezetéken való továbbítása szintén elvárás lehet. Mivel egyetlen
átviteli technológiával lehetetlen az összes igény kielégítése, ezért a PROFIBUS három változatot kínál fel:
- RS 485 átvitel a DP-hez és az FMS-hez
- IEC 1158-2 átvitel a PA-hoz
- Száloptikás átvitel
