下载文档原格式
Profibus-PA适用于PROFIBUS 的过程自动化。
PA将自动化系统和过程控制系统与压力．温度和液位变送器等现场设备连接起来，PA可用来替代4－20mA的模拟技术。
PROFIBUS－PA具有如下特性：
（1）适合过程自动化应用的行规使不同厂家生产的现场设备具有互换性。
（2）增加和去除总线站点，即使在本征安全地区也不会影响到其它站。
（3）在过程自动化的PROFIBUS－PA段与制造业自动化的PROFIBUS－DP总线段之间通过藕合器连接，并使可实现两段间的透明通信。
（4）使用与IEC1158－2技术相同的双绞线完成远程供电和数据传送。
（5）在潜在的爆炸危险区可使用防爆型“本征安全”或“非本征安全”。
1． PROFIBUS－PA传输协议
PROFIBUS－PA采用PROFIBUS－DP的基本功能来传送测量值和状态。
并用扩展的PROFIBUS－DP功能来制订制现场设备的参数和进行设备操作。
PROFIBUS－PA第一层采用IEC1158－2技术，第二层和第一层之间的在DIN19245系列标准的第四部分作了规定。
2． PROFIBUS－PA设备行规
PROFIBUS－PA行规保证了不同厂商所生产的现场设备的互换性和互操作性，它是PROFIBUS－PA的一个组成部分。
PA行规的任务是选用各种类型现场设备真正需要通信的功能，并提供这些设备功能和设备行为的一切必要规格。
目前，PA行规已对所有通用的测量变送器和其它选择的一些设备类型作了具体规定，这些设备如：（1）测压力．液位．温度和流量的变送器
（2）数字量输入和输出
（3）模拟量输入和输出
（4）阀门
（5）定位器。
变送器阀执行器等等通过串行总线系统连接食品饮料工业水污水处理对防爆和非防爆区域过程自动化的低端应用是优选的技术PA 运行在下列防爆区域Zone 0Zone 0 Zone 0420mA市acker现场设备分散I/Os信号循环控制器保护类型[EEx ib],爆炸组: IIC)模板扩展中央模3个耦合器gateway)耦合器链接器为基础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的非周期性读写功能行规定义有关PA 功能映象协议周期的和非周期的读被测值写过程变量读写参数例压力变送器报警警告极限报警摘要附加特征TAG定义运行识别维护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支持简单的单变量和复杂的多变量设备结合化学工业的应用开发的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如温度压力液位等的被测量值名称和工程单位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定义操作如变送器定义此设备的特定参数和操作过程变量测量范围的上下限的刻度单位及小数点后的数字个数功能块输出起动时间以秒为单位报警功能的滞后是测量范围的百分之几报警上限若超过则报警和状态位设定为警告上限若超过则警告和状态位设定为警告下限若过低则警告和状态位设定为报警下限若过低则中断和状态位设定为例功能块模拟输入测量范围的刻度好坏关于质量的进一步说明如组态错传感器失效)无限低限高限。
现场总线Profibus 2PA 关键技术研究及产品开发K ey Technology Re search and Product Develop ment of Profibus 2PA F ieldbus洪 锦 张永德(北京化工大学信息学院,北京 100029)摘 要 本文阐述了现场总线Profibus 2PA 的关键技术,并以此对PA 产品开发的技术路线进行了探索。
关键词 现场总线 Profibus 2PA 循环/非循环 行规Abstract The key technology of Profibus 2PA fieldbus is described ,the technical method for developing PA products is explored.K eyw ords Fieldbus Profibus 2PA Cyclic/noncyclic Professional regulation0 引言现场总线Profibus 2PA 设备主要应用于流程控制,PA 通信以Profibus 2DP 扩展功能DPV1为基础。
DPV1是依据过程自动化需求而增加的功能,特别适用于参数赋值、操作、智能现场设备的可视化和报警处理等非循环的数据通信。
与依据IS O/OSI 模型进行的循环数据交换一样,非循环数据交换属于用户层协议,只是添加了非循环的通信服务。
对于标准的Profibus 2DP 协议而言,DPV1扩展是可选的,并保证设备兼容于以往的DP 设备。
因此PA 设备总是嵌入在DP 网络中的。
图1 典型的Profibus 2PA 网络结构可以用下列公式来概述Profibus 2PA 技术的关键部分:用于过程自动化的Profibus 2PA =Profibus 2DP 及扩展功能+优化的传输技术(IEC )+现场设备互操作性的行规。
1 DP 扩展功能Profibus 主站分为两类:一类主站(DPM 1)是中央控制器,它在预定的信息周期内与分散的站(如DP 从站)交换信息,典型的DPM 1如P LC 或PC ;二类主站(DPM 2)是编程器、组态设备或操作面板,在系统组态操作时使用,完成系统操作和监视。
Profibus总线的特点和应用Profibus总线协议是基于OSI模型的，文介绍Profibus总线特点、Profibus总线的三个版本及Profibus总线的应用，对大家深化了解现场总线技术很有关心。
Profibus总线是德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线标准。
由Profibus-DP、Profibus-FMS、Profibus-PA组成，Profibus-DP 型用于分散外设简洁高速数据传输，适合于加工自动化领域的应用。
Profibus-FMS为现场信息规范，适用于纺织、楼宇自动化、可编程掌握器、低压开关等。
Profibus-PA用于过程自动化的总线类型：它遵循IEC1158-2标准。
Profibus是唯一全集成H1(过程)和H2(工厂自动化)的现场总线解决方案，是一种国际化的、不依靠于设备制造商的开放式现场总线标准。
它广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化、楼宇自动化以及交通、电力等其他自动化领域。
采纳Profibus标准系统，不同制造商所生产的设备不需对其接口进行特殊调整就可通信，Profibus可用于高速并对时间有苛刻要求的数据传输，也可用于大范围的简单通信场合。
1、Profibus总线特点Profibus作为业界最胜利、应用最广泛的现场总线技术，除具有一般现场总线的一切优点外，还有很多自身的特点，详细表现如下：①最大传输信息长度为255字节，最大数据长度为244字节，典型长度为120字节。
②网络拓扑为线型、树型或总线型，两端带有有源的总线终端电阻。
③传输速率取决于网络拓扑和总线长度，从9.6kbps到12Mbps不等。
④站点数量取决于信号特性，如使用屏蔽双绞线，每段可以接入32个站点(无转发器)，最多可以接入127个站点(带转发器)。
⑤传输介质为屏蔽/非屏蔽式光缆。
⑥当用双绞线时，传输距离最长可达9.6km，用光缆时最大传输长度为90km。
⑦Profibus-DP和Profibus-FMS的传输技术为RS-485方式、Profibus-PA 遵守IEC1158-2传输标准和光缆传输。
PROFIBUS协议2010-01-21 18:03RS485接口（1） PROFIBUS是一种国际化．开放式．不依赖于设备生产商的现场总线标准。
广泛适用于制造业自动化．流程工业自动化和楼宇．交通电力等其他领域自动化。
（2） PROFIBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS－DP（ Decentralized Periphery）．PROFIBUS －PA（Process Automation ）．PROFIBUS-FMS (FieldbusMessage Specification )。
（3） PROFIBUS–DP: 是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I／O的通信。
使用PROFIBUS－DP可取代办24VDC或4－20mA信号传输。
（4） PORFIBUS－PA：专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并有本征安全规范。
（5） PROFIBUS－FMS：用于车间级监控网络，是一个令牌结构．实时多主网络。
（6） PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。
可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。
（7）与其它现场总线系统相比，PROFIBUS的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证，并经实际应用验证具有普遍性。
目前已应用的领域包括加工制造．过程控制和自动化等。
PROFIBUS开放性和不依赖于厂商的通信的设想，已在10多万成功应用中得以实现。
市场调查确认，在德国和欧洲市场中 PROFIBUS占开放性工业现场总线系统的市场超过40％。
PROFIBUS有国际著名自动化技术装备的生产厂商支持，它们都具有各自的技术优势并能提供广泛的优质新产品和技术服务。
《PROFIBUS 协议结构》PROFIBUS协议结构是根据ISO7498国际标准，以开放式系统互联网络（Open System Interconnection-SIO）作为参考模型的。
PROFIBUS—DP/FMS/PA简明分析一、PROFIBUS –DP1．PROFIBUS –Dp用于现场层的高速数据传送。
主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。
总线循环时间必须要比主站（PLC）程序循环时间短。
除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-Dp还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理。
传输技术：RS－485双绞线．双线电缆或光缆。
波特率从9.6K bit/s到12M bit/s。
总线存取：各主站间令牌传递，主站与从站间为主—从传送。
支持单主或多主系统。
总线上最站点（主－从设备）数为126。
通信：点对点（用户数据传送）或广播（控制指令）。
循环主－从用户数据传送和非循环主－主数据传送。
运行模式：运行、清除、停止。
同步：控制指令允许输入和输出同步。
同步模式：输出同步；锁定模式：输入同步。
功能：DP主站和DP从站间的循环用户有数据传送。
各DP 从站的动态激活和可激活。
DP从站组态的检查。
强大的诊断功能，三级诊断诊断信息。
输入或输出的同步。
通过总线给DP从站赋予地址。
通过部线对DP主站（DPM1）进行配置，每DP 从站的输入和输出数据最大为246字节。
可靠性和保护机制：所有信息的传输按海明距离HD＝４进行。
DP从站带看门狗定时器（Watchdog Timer）。
对DP从站的输入/输出进行存取保护。
DP主站上带可变定时器的用户数据传送监视。
设备类型：第二类DP主站（DPM2）是可进行编程、组态、诊断的设备。
第一类DP主站（DPM1）是中央可编程控制器，如PLC．PC等。
DP从站是带二进制值或模拟量输入输出的驱动器、阀门等。
（1）PROFIBUS–DP基本特征①速率：在一个有着32个站点的分布系统中，PROFIBUS-DP 对所有站点传送512 bit/s 输入和512bit/s输出，在12Ｍbit/s时只需１毫秒。
②诊断功能：经过扩展的PROFIBUS-DP诊断能对故障进行快速定位。
Pr ofibus2P A现场仪表接口开发与应用The D e ve l o pm e n t and App lica ti o n o f P r o fi bu s2PA B a se d Fi e l d I n s trum e n t I n te rface张永德 徐秀杰(北京化工大学信息学院,北京 100029)摘 要:由于Pr ofibus2PA总线系统有着很大的市场需要,因而PA产品的开发具有十分重要的意义。
阐述了PA产品开发的关键技术,并对采用SPC4和DPC31两种不同智能协议芯片的开发方案作了比较,得出利用DPC31协议芯片更适合实现PA设备接口卡的硬件和软件设计,并简单说明了该设备在实际系统中的应用。
所开发的PA接口卡原理样机,经DP/PA coup ler将PA接口卡接入总线系统实现了与主站的正确通信,同时也实现了总线的供电。
关键词:曼彻斯特编码 DP扩展功能 PA行规中图分类号:TH702 文献标识码:AAbstract:Due to the large market demands f or Profibus2PA fieldbus,it is significant to devel op P A p roducts.The critical technologies f or devel op ing PA p roducts are described.According t o the comparis on of t w o devel op ing strategies f or intelligent p r otocol chip based on SPC4and DPC31,DPC31p r ot ocol chi p is more suitable for fulfilling the hardware and s oft ware design of interface card.The app lication of that device in p ractice is expounded si m p ly.The developed p rinci p le p r ot otype of PA interface card accesses the fieldbus system thr ough DP/PA coup ler t o i m p lement right communication with the master stati on.So does the power supp ly of fieldbus.Keywords:Manchester encode DP expandable functi on PA rule0 引言目前,可用于本质安全区域的现场总线设备协议有HART、FF和Pr ofibus2P A。
第八章PROFIBUS-PA及DP-V18.1 PROFIBUS-PA概述8.1.1 PA概述我们知道工业控制领域的控制对象千差万别，这样对控制系统的具体要求也不一样，每种现场总线都有它最适用的控制场合，这也就是今天许多现场总线并存的一个重要原因。
PROFIBUS-DP在世界范围的现场总线应用中占有重要的地位，它主要应用于制造业领域（开关量为主）。
过程控制是工业自动控制中的最主要的分支之一。
在石油化工行业里，过程控制占主导地位。
为了适应市场需要，PI在公布DP的标准后不久，又推出了PA标准。
PROFIBUS-PA在2000年底和PROFINET一起被补充到了IEC61158中。
PROFIBUS-PA专为过程控制应用程序而设计，通俗地理解就是它取代了过程控制中传统的4~20mA标准信号。
它是PROFIBUS-DP的延伸和扩展，所以PA的通信协议也称为DP-V1，它和DP-V0可以同时存在于一个系统中。
过程控制的主要特点是以模拟量控制为主，各种控制参数、报警参数较多，系统对安全性要求较高。
在PA中，从它的通信模型、通信协议和行规里都体现出了适合于过程控制要求的特点。
各种变送器、阀和执行器等都可以做成符合PA要求的从站，连接到PA网络中。
在PROFIBUS-PA中，采用现场设备工具/设备类型管理器（FDT/DTM）技术后，可以使高水平的工厂资源管理和优化得以实现。
另外，在PROFIBUS-PA中使用了总线供电方式，引入了现场总线本质安全概念（FISCO），使其可以方便地应用于存在爆炸危险的场合。
PROFIBUS-PA完全符合要求最严格的化学工业过程控制的需要，同时也在污水处理、石化、电力等所有过程控制的行业得到了广泛的应用。
自从PA出现后，它的设备安装总数每年都在以翻番甚至更快的速度增长。
8.1.2 PA的技术特点PROFIBUS-PA之所以在过程控制中得到了广泛的应用，是由它独特的技术来保证的。
其主要技术特点是：1）PA使用DP-V1通信协议进行通信。
