PROFIBUS PA （中文版） 用于過程自動化的PROFIBUS PA （PROFIBUS for Process Automation） PROFIBUS 改變自動化領(lǐng)域 對于制造業(yè)自動化和過程自動化的所有應(yīng)用領(lǐng)域來說，PROFIBUS是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的，開放的數(shù)字通信系統(tǒng)。PROFIBUS協(xié)議是以國際標(biāo)準(zhǔn)EN50170和IEC61158為基礎(chǔ)的。這一技術(shù)適合于替代離散和模擬的信號。 PROFIBUS的存在已超過10年，其間它不斷地自我發(fā)展以躋身于世界市場的領(lǐng)先地位。由于具有一系列不同類型的協(xié)議、接口和行規(guī)，PROFIBUS以其模塊化設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)被確定為普遍的應(yīng)用，同時(shí)它也超出了制造業(yè)自動化和過程自動化的要求。 PROFIBUS PA用于過程自動化 PROFUBUS PA 對過程自動化進(jìn)行了明確的說明。它滿足了化學(xué)工業(yè)的下列要求： —使用在易爆領(lǐng)域中 —使用可通過總線供電和通信的領(lǐng)域中 —可以使用標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用行規(guī) —即使在潛在易爆領(lǐng)域中，設(shè)備可即插即用 在完成大量的測試之后，NAMUR（一個(gè)化工業(yè)領(lǐng)域中測量和控制技術(shù)的研究組）證實(shí)了PROFIBUS PA在化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)廠中的適用性。 PROFIBUS PA 的重要部分 —PROFIBUS PA使用DP-V1通信協(xié)議 —PROFIBUS PA在設(shè)備行規(guī)“過程自動化”（PA）中說明了設(shè)備的特性，它為由不同生產(chǎn)商提供的設(shè)備間實(shí)現(xiàn)可互操作性和可互換性提供方便。 —PROFIBUS PA根據(jù)IEC61158使用同步傳輸模式技術(shù)，異步傳輸模式技術(shù)（R8485）以及光纖技術(shù)。 —PROFIBUS PA通過由總線供電的設(shè)備可以應(yīng)用于潛在易爆領(lǐng)域中 —PROFIBUS PA使用FISCO 模型，這樣無需耗時(shí)的計(jì)算就能創(chuàng)造和擴(kuò)展本質(zhì)安全的網(wǎng)絡(luò) —PROFIBUS PA便于標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備管理和工廠范圍的設(shè)備工程設(shè)計(jì)（GSD，EDDL，F(xiàn)DT/DTM） —PROFIBUS PA為優(yōu)化資產(chǎn)管理提供了基礎(chǔ) 根據(jù)IEC1158-2，同步傳輸模式技術(shù)的特性為： —數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)字，位-同步傳輸，31.25kbit/秒，曼徹斯特編碼，電壓模式 —數(shù)據(jù)儲存 前同步，故障-安全，開始-定界符和結(jié)束-定界符 —電纜 雙絞，屏蔽電纜 —爆炸保護(hù) 本質(zhì)安全性（Eex ia/ib）和封裝（Eex d/m/p/q） —遠(yuǎn)程供電 通過信號導(dǎo)體傳送 —拓?fù)? 線型，樹型和星型及混合形式 —站數(shù) 每段最多32站，總共最多126，取決于總系統(tǒng)電流 —電纜長度 最長1900米，光纖最長120米，在危險(xiǎn)地區(qū)，最長1000米，光纖最長30米 —中繼器 有中繼器可擴(kuò)展到10千米 PROFIBUS PA 的特性（Characteristics of PROFIBUS PA） 通信規(guī)則 PROFIBUS PA 使用DP-V1來實(shí)現(xiàn)各站之間的通信。它定義了以下設(shè)備類型：主站設(shè)備或主動站決定總線上的數(shù)字通信。不需外部請求它們能夠獲得總線訪問授權(quán)并且隨后發(fā)送信息。1類主站（控制設(shè)備如PLC或PC）用循環(huán)數(shù)據(jù)通信，而2類主站（工程設(shè)計(jì)和操作設(shè)備）一般使用非循環(huán)數(shù)據(jù)通信。從站設(shè)備或從站它們沒有總線訪問授權(quán)，只在主站要求的情況下通信。 行規(guī)創(chuàng)立一致性 獨(dú)立于生產(chǎn)商的對總線站的操作和監(jiān)督只有在對所有設(shè)備的功能和參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化后才有可能實(shí)現(xiàn)。使用PROFIBUS，這就能通過設(shè)備行規(guī)來實(shí)現(xiàn)。設(shè)備行規(guī)規(guī)定了生產(chǎn)商如何在設(shè)備中執(zhí)行通信對象、變量和參數(shù)。行規(guī)考慮了設(shè)備的通信和應(yīng)用情況。 對于過程自動化中的現(xiàn)場設(shè)備來說，PROFIBUS PA 行規(guī)3.0版本可供使用。PA行規(guī)中規(guī)定了以下設(shè)備類別： —壓力和差動壓力 —液位，溫度和流速 —模擬和數(shù)字的輸入及輸出 —閥門和執(zhí)行裝置 —分析儀器 無需計(jì)算的本質(zhì)安全性 在潛在易爆領(lǐng)域中的即插即用。由PTB（Physikalisch-Technische Boundesanstalt ,德國聯(lián)邦物理技術(shù)學(xué)院）開發(fā)的FISCO模型（現(xiàn)場總線本質(zhì)安全概念），把它用于潛在易爆領(lǐng)域中的現(xiàn)場總線的運(yùn)行，這已被國際廣泛接受。同時(shí)，在計(jì)劃、安裝和擴(kuò)展PROFIBUS PA 網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它能大量地節(jié)省時(shí)間。這一模型是以網(wǎng)絡(luò)其本質(zhì)安全的前提為基礎(chǔ)的，如果四個(gè)相關(guān)的總線元件（現(xiàn)場設(shè)備，電纜，段耦合器和總線終端）在預(yù)先定義的有關(guān)電壓、電流、輸出、電感和電容的限制內(nèi)，就不要任何獨(dú)立的本征安全性計(jì)算。通過把元件拿到不同國家的授權(quán)辦公室如PTB，BVS，UL或FM 進(jìn)行檢驗(yàn)，可以得到正確的證實(shí)。如果使用已證實(shí)的FISCO設(shè)備，那么它不僅通過一個(gè)相位（phase）可運(yùn)行更多的設(shè)備，而且這些設(shè)備還可以在運(yùn)行期間由其他廠商生產(chǎn)的設(shè)備所代替。所有這些，都不需要耗時(shí)的計(jì)算和系統(tǒng)驗(yàn)證：這就是在潛在易爆領(lǐng)域中的即插即用。 使用DP-V1傳輸協(xié)議的有效通信 —總線訪問 主站間令牌傳遞，主站和從站間的主-從協(xié)議（輪詢） —通信 一對一和廣播服務(wù) 循環(huán)服務(wù)用于引用數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù) 非循環(huán)服務(wù)用于報(bào)警、診斷、參數(shù)設(shè)置 —功能范圍 在主站與從站之間循環(huán)傳輸引用數(shù)據(jù) 進(jìn)行從站配置的分析 輸入和/或輸出同步（同步和凍結(jié)模式）三級診斷通知 通過總線為從站編址 每個(gè)從站輸入輸出的數(shù)據(jù)最多244個(gè)字節(jié) —安全功能 所有信息的海明距離為HD=4 從站的響應(yīng)監(jiān)督可以識別主站的故障 訪問保護(hù)使從站的輸入輸出免受未授權(quán)的主站的訪問 通過可編程計(jì)時(shí)器監(jiān)督引用數(shù)據(jù)的通信 設(shè)備管理和工程設(shè)計(jì)（Device management and engineering） 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備管理 如果主站識別了從站專用的參數(shù)和數(shù)據(jù)格式，那么在過程控制系統(tǒng)（一類主站）或工程設(shè)計(jì)工具（二類主站）與現(xiàn)場設(shè)備（從站）之間的循環(huán)和非循環(huán)數(shù)據(jù)的通信就能夠平穩(wěn)和充分地進(jìn)行。 為此，PROFIBUS提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案：PROFIBUS 設(shè)備的通信參數(shù)是用預(yù)定的數(shù)據(jù)格式以電子設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件的形式定義的（GSD文件）。下載GSD文件到組態(tài)工具可以使該工具或過程控制系統(tǒng)最理想地利用設(shè)備的通信參數(shù)。 用于組態(tài)設(shè)備的PROFIBUS設(shè)備的設(shè)備特征通常用預(yù)定的電子設(shè)備描述語言（EDDL）來描述。EDDL是獨(dú)立制造商用于描述現(xiàn)場設(shè)備的通用語言。 EDD文件通知給設(shè)備參數(shù)的組態(tài)工具或過程控制系統(tǒng)。 廠級設(shè)備工程設(shè)計(jì) 信息技術(shù)現(xiàn)在支配著自動化技術(shù)直到用現(xiàn)場總線連接的智能現(xiàn)場設(shè)備層中。其優(yōu)勢在于布線低成本和用于設(shè)備工程設(shè)計(jì)的更多可能性。 具有設(shè)備類型管理程序（DTM）的現(xiàn)場設(shè)備工具概念允許延伸集成的可能性：有關(guān)工程設(shè)計(jì)，診斷，服務(wù)和資產(chǎn)管理，獨(dú)立于現(xiàn)場總線和與自動化系統(tǒng)的特殊工程設(shè)計(jì)環(huán)境無關(guān)。此外，該概念使一種特殊有效的對設(shè)備預(yù)先/主動（predictive/proactive）的維護(hù)成為可能。 除了通過PROFIBUS電纜進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)的傳輸之外，對廠商專用的用戶軟件的接口正不斷提高其標(biāo)準(zhǔn)化水平。通過FDT/DTM接口會產(chǎn)生這樣的結(jié)果，有可能把軟件模塊（DTM）集成為更高等級的用戶軟件。大量的現(xiàn)場設(shè)備被作為單個(gè)工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化對象來安裝。在此過程中，DTM在微軟環(huán)境下充當(dāng)設(shè)備的打印驅(qū)動器。 FDT/DTM概念智能地利用來自現(xiàn)場設(shè)備的信息。 質(zhì)量保證和用戶利益（Quality assurance and user benefits） 通過認(rèn)證保證質(zhì)量 一個(gè)開放的標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線，其可互操作性經(jīng)過認(rèn)證的設(shè)備來保證。為此，依據(jù)公認(rèn)的、獨(dú)立測試實(shí)驗(yàn)室的測試結(jié)果而頒發(fā)的認(rèn)證書可以說明一個(gè)完整的產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證過程是有效的。測試的重點(diǎn)在于對硬件的測量，功能范圍的測試，一致性的檢驗(yàn)和可互操作性的測試。 支持以及與將來的兼容性 PROFIBUS 國際組織通過下列機(jī)構(gòu)為用戶和廠商提供世界范圍內(nèi)的技術(shù)支持： 23個(gè)地區(qū)性PROFUBUS組織 21個(gè)PROFIBUS資格中心 8個(gè)認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室 30多個(gè)工作組 包括廠商和用戶的這些組織保證不斷地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，這樣就保證了所有PROFIBUS PA用戶的競爭優(yōu)勢同時(shí)也保證了對未來的競爭優(yōu)勢。 成功確保利益 自從引入PROFIBUS PA以來，每年P(guān)ROFIBUS PA設(shè)備的安裝數(shù)能雙倍地增加：大量實(shí)例證明了其效率和可接受程度。這個(gè)成功并不意外，對于一個(gè)工廠的管理者來說，如果他在此工廠的整個(gè)生命周期中考慮其綜合利益，就能很清楚地解釋PROFIBUS PA 的成功之處： 工廠生命周期中PROFIBUS PA 的優(yōu)點(diǎn)： 在下列情況下降低成本： —計(jì)劃和建設(shè) —安裝和布線 —服務(wù)和維護(hù) —本質(zhì)安全性 通過下列途徑保護(hù)你的投資： —標(biāo)準(zhǔn)化 —認(rèn)證設(shè)備 —獨(dú)立于任何生產(chǎn)商 通過下列途徑提高可利用性： —在線診斷 —大量的多種產(chǎn)品 —設(shè)備可互換性 通過下列途徑進(jìn)行資產(chǎn)管理： —提高工廠可利用性 —降低儲存成本 —保持上游、主流和下游的連續(xù)性 中國現(xiàn)場總線（PROFIBUS）專委會（CPO）譯 2001.11