PROFIBUS技术培训 6.ppt

1、P R O F I B U S,第六部分 PROFIBUS - PA,技术培训,什么是 PROFIBUS-PA ? 定义,PROFIBUS-PA = PROFIBUS-DP 通信 + 对现场设备优选的传输技术,PROFIBUS-PA,+,PROFIBUS-DP,什么是 PROFIBUS-PA ?应用范围,变送器、阀、执行器等等 通过串行总线系统连接 在化学工业和过程控制中使用 通过数据线对现场设备供电 在危险区域 (EExi 型保护区域)应用,PROFIBUS-PA = 用于过程自动化的 PROFIBUS,PROFIBUS-PA 适应所有过程自动化领域,对防爆和非防爆区域过程自动化的低端应用，

2、PROFIBUS-PA 是优选的。 PROFIBUS-PA 完全满足化学工业用户组织(如 NAMUR)对数字现场总线 的要求,性能,价格,Zone 2,采用PROFIBUS-PA 技术，PA设备 运行在下列防爆区域,Zone 0:危险的爆炸瓦斯气体经常或长期存在的区域 Zone 1:在正常运行期间危险的爆炸瓦斯气体有可能存在的区域 Zone 2:不希望在正常运行期间存在危险的爆炸瓦斯气体的区域,Zone 1,Zone 1,Zone 0,Zone 0,Zone 0,PROFIBUS-PA 与 420mA 系统的比较,总线耦合器 1,I/O 模块 (1-x),PROFIBUS PA n,PROFI

3、BUS PA 1,总线耦合器 n,连接总线,PROFIBUS DP,4.20 mA 系统,PROFIBUS-PA,节省成本的潜力安装,节省 电线 PLC I/O 板 安装元件 (Ex-/电流隔离器等) 排列机架 空间,减少错误 减少安装时间,采用PROFIBUS-PA节省的成本,如下数据来自于Cologne市acker化工厂的实际经验,PROFIBUS-PA的基本成份PROFIBUS-DP 现场总线系统,主站( 1 类),从站 (现场设备、分散 I/Os、信号循环控制器、 接到 PROFIBUS-PA的链接器),主站(2 类),PROFIBUS-DP,PROFIBUS-PA,+,PROFIBU

4、S-PA的组态,DCS/PLC,段,连接盒,PROFIBUS-PA,DP/PA 链接器,24 V,PROFIBUS-DP,+,拓扑,PROFIBUS-PA的组态现场设备的供电,DCS/PLC,PROFIBUS-PA 31.25 kbit/s,100,F,1,双绞屏蔽电缆总长度最大 1,900米,(保护类型：EEx ib, 爆炸组: IIC),10 mA,10 mA,10 mA,10 mA,10 mA,24 V,现场设备供电: Ex 区: max. 10 Non-Ex 区: max. 30,Spur max. 30 m,DP/PA Link,PROFIBUS-DP,+, 120 mA,PROFI

5、BUS-PA的成份网络元件耦合器和链接器,DP/PA 链接器 (模板扩展，中央模板最多带3个耦合器),DP/PA 耦合器,PROFIBUS-PA 31.25 kbit/s,24 V,Non-Ex区:I 320 mA, 最多 30 个现场设备,Non-Ex:最多 30 个现场设备 Ex:最多 3 x 10 个现场设备,24 V,Ex 区:I 120 mA 最多 10 个现场设备,PROFIBUS-PA 31.25 kbit/s,PROFIBUS-DP up to 93.75 kBit/s,PROFIBUS-DP up to 12 Mbit/s,耦合器的功能,段耦合器在不同的传输技术之间提供一个网

6、关（gateway),PROFIBUS-PA,IEC 1158-2,RS 485,PROFIBUS-DP,异步NRZ 编码 1 Byte = 11 Bit (8 个用户位 + 1 开始位 + 1 停止位 + 1 奇偶校验位) 可变的波特率,同步Manchester 编码 1 Byte = 8 Bit 固定波特率 = 31.25 kBit/s,DP/PA 耦合器,PROFIBUS-PA的组态互操作性,DP/PA 耦合器, DP/PA 链接器,PROFIBUS-PA,制造商 X,制造商 Z,制造商 Y,制造商 Y,PA-行规,制造商的 特殊规定,PROFIBUS-DP,PROFIBUS-PA的组态

7、循环时间 (例),DP/PA Link,PROFIBUS-PA 31.25 kbit/s,10 ms,10 ms,10 ms,10 ms,max. 1 ms,10 ms,循环时间 = 1 ms,循环时间 = 4 x 10 ms + 10 ms = 50 ms,循环帧 (4 个字节被测值 + 1 个字节状态) 非循环帧 (读报警极限: 4 个字节),PROFIBUS-DP, 12 Mbit/s,PROFIBUS-PA的组态循环时间 (概述),10,20,30,50,500 ms,100 ms,300 ms,每个DP段的循环时间,每个DP 段的现场设备数,DP/PA 耦合器,每个 DP/PA 链接

8、器 30 个现场设备,每个DP/PA 链接器10 个现场设备,90,PROFIBUS-PA的组态现场设备访问,DP/PA 耦合器,PROFIBUS-PA 31.25 kbit/s,24 V,DP/PA 链接器,1,24 V,从,主,PROFIBUS-PA 31.25 kbit/s,2,3,PROFIBUS-DP up to 12 Mbit/s,PROFIBUS-DP up to 93.75 kBit/s,从 主,从现今的 4-20 mA 很容易转移到 PROFIBUS-PA,PROFIBUS-DP, up to 12 Mbit/s,DCS (PLC),耦合器链接器,模拟 I/O 模块,PROF

9、IBUS-PA,现有的 4-20 mA 设备,现有的 HART设备,4 . 20 mA,4 . 20 mA,HART,HART,+,PROFIBUS-PA 协议功能,PROFIBUS-PA 以 PROFIBUS-DP 为基础。 通过标准的 DP 周期性数据交换功能传输量值和状态。 对于设备参数的传输和用工程工具的设备运行，使用扩展 PROFIBUS-DP的非周期性读写功能。 PROFIBUS-PA 行规定义有关 PA 功能映象。,PROFIBUS-PA的基本成份DP 协议，周期的和非周期的,主,从 1,从 2,从 3,2,3,1,t,非周期的,周期的,周期的,读被测值，写过程变量,读写参数,P

10、ROFIBUS-PA,1,PROFIBUS-DP,DP/PA Link,从,从,从,从,1/2/3,PROFIBUS-PA的组态设备行规 (简单现场设备),测量范围 滤波时间 报警警告极限 报警摘要 附加特征（TAG） 制造商特指参数,DP 服务 周期的,DP 服务 非周期的,DP 服务 非周期的,PA-行规 (例，压力变送器),状态 被测值,PROFIBUS - PA 行规确保互操作性,定义运行、识别、维护、诊断等参数 定义数据（如温度、压力、流量等）的含义 定义一个模拟量，含范围、工程单位和状态 依据国际承认的功能块技术 定义通信子集和设备行为 支持简单的（单变量）和复杂的（多变量）设备

11、结合化学工业的应用开发的,A 类: 描述简单设备的公共参数。 对运行阶段的基本功能限定了范围。 参数包括过程变量（如温度、压力、液位等）的被测量值，附加特征 名称和工程单位。 B 类: 对 A 类的扩展，包括识别、委派、维护和诊断等更复杂的应用功能。 这两类的参数关系在行规的一致性陈述中被说明。,PROFIBUS - PA 行规定义两类,行规包括两部分,一般定义 对所有类型的设备都有效 定义此设备与 PROFIBUS-PA 间的关系 定义操作、起动和再起动 设备数据单 每个设备类型 (如变送器、阀) 有各自的设备数据单 定义此设备的特定参数和操作,The PROFIBUS - PA 行规,变送器 温度 压力 液位 流量 执行器 阀 数字 I/O,今天可提供的PA行规的设备数据单,PID - 循环控制器,PA 设备的标准参数,PA行规标准化的设备参数,12 bar,8 bar,0 ba