PROFIBUS PA （中文版） 用于過程自動化的PROFIBUS PA （PROFIBUS for Process Automation） PROFIBUS 改變自動化領域 對于制造業自動化和過程自動化的所有應用領域來說，PROFIBUS是一個標準化的，開放的數字通信系統。PROFIBUS協議是以國際標準EN50170和IEC61158為基礎的。這一技術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展以躋身于世界市場的領先地位。由于具有一系列不同類型的協議、接口和行規，PROFIBUS以其模塊化設計為基礎被確定為普遍的應用，同時它也超出了制造業自動化和過程自動化的要求。 PROFIBUS PA用于過程自動化 PROFUBUS PA 對過程自動化進行了明確的說明。它滿足了化學工業的下列要求： —使用在易爆領域中 —使用可通過總線供電和通信的領域中 —可以使用標準化的應用行規 —即使在潛在易爆領域中，設備可即插即用 在完成大量的測試之后，NAMUR（一個化工業領域中測量和控制技術的研究組）證實了PROFIBUS PA在化學工業的生產廠中的適用性。 PROFIBUS PA 的重要部分 —PROFIBUS PA使用DP-V1通信協議 —PROFIBUS PA在設備行規“過程自動化”（PA）中說明了設備的特性，它為由不同生產商提供的設備間實現可互操作性和可互換性提供方便。 —PROFIBUS PA根據IEC61158使用同步傳輸模式技術，異步傳輸模式技術（R8485）以及光纖技術。 —PROFIBUS PA通過由總線供電的設備可以應用于潛在易爆領域中 —PROFIBUS PA使用FISCO 模型，這樣無需耗時的計算就能創造和擴展本質安全的網絡 —PROFIBUS PA便于標準化的設備管理和工廠范圍的設備工程設計（GSD，EDDL，FDT/DTM） —PROFIBUS PA為優化資產管理提供了基礎 根據IEC1158-2，同步傳輸模式技術的特性為： —數據傳輸 數字，位-同步傳輸，31.25kbit/秒，曼徹斯特編碼，電壓模式 —數據儲存 前同步，故障-安全，開始-定界符和結束-定界符 —電纜 雙絞，屏蔽電纜 —爆炸保護 本質安全性（Eex ia/ib）和封裝（Eex d/m/p/q） —遠程供電 通過信號導體傳送 —拓撲 線型，樹型和星型及混合形式 —站數 每段最多32站，總共最多126，取決于總系統電流 —電纜長度 最長1900米，光纖最長120米，在危險地區，最長1000米，光纖最長30米 —中繼器 有中繼器可擴展到10千米 PROFIBUS PA 的特性（Characteristics of PROFIBUS PA） 通信規則 PROFIBUS PA 使用DP-V1來實現各站之間的通信。它定義了以下設備類型：主站設備或主動站決定總線上的數字通信。不需外部請求它們能夠獲得總線訪問授權并且隨后發送信息。1類主站（控制設備如PLC或PC）用循環數據通信，而2類主站（工程設計和操作設備）一般使用非循環數據通信。從站設備或從站它們沒有總線訪問授權，只在主站要求的情況下通信。 行規創立一致性 獨立于生產商的對總線站的操作和監督只有在對所有設備的功能和參數標準化后才有可能實現。使用PROFIBUS，這就能通過設備行規來實現。設備行規規定了生產商如何在設備中執行通信對象、變量和參數。行規考慮了設備的通信和應用情況。 對于過程自動化中的現場設備來說，PROFIBUS PA 行規3.0版本可供使用。PA行規中規定了以下設備類別： —壓力和差動壓力 —液位，溫度和流速 —模擬和數字的輸入及輸出 —閥門和執行裝置 —分析儀器 無需計算的本質安全性 在潛在易爆領域中的即插即用。由PTB（Physikalisch-Technische Boundesanstalt ,德國聯邦物理技術學院）開發的FISCO模型（現場總線本質安全概念），把它用于潛在易爆領域中的現場總線的運行，這已被國際廣泛接受。同時，在計劃、安裝和擴展PROFIBUS PA 網絡時，它能大量地節省時間。這一模型是以網絡其本質安全的前提為基礎的，如果四個相關的總線元件（現場設備，電纜，段耦合器和總線終端）在預先定義的有關電壓、電流、輸出、電感和電容的限制內，就不要任何獨立的本征安全性計算。通過把元件拿到不同國家的授權辦公室如PTB，BVS，UL或FM 進行檢驗，可以得到正確的證實。如果使用已證實的FISCO設備，那么它不僅通過一個相位（phase）可運行更多的設備，而且這些設備還可以在運行期間由其他廠商生產的設備所代替。所有這些，都不需要耗時的計算和系統驗證：這就是在潛在易爆領域中的即插即用。 使用DP-V1傳輸協議的有效通信 —總線訪問 主站間令牌傳遞，主站和從站間的主-從協議（輪詢） —通信 一對一和廣播服務 循環服務用于引用數據交換業務 非循環服務用于報警、診斷、參數設置 —功能范圍 在主站與從站之間循環傳輸引用數據 進行從站配置的分析 輸入和/或輸出同步（同步和凍結模式）三級診斷通知 通過總線為從站編址 每個從站輸入輸出的數據最多244個字節 —安全功能 所有信息的海明距離為HD=4 從站的響應監督可以識別主站的故障 訪問保護使從站的輸入輸出免受未授權的主站的訪問 通過可編程計時器監督引用數據的通信 設備管理和工程設計（Device management and engineering） 標準化設備管理 如果主站識別了從站專用的參數和數據格式，那么在過程控制系統（一類主站）或工程設計工具（二類主站）與現場設備（從站）之間的循環和非循環數據的通信就能夠平穩和充分地進行。 為此，PROFIBUS提供了一個標準化的解決方案：PROFIBUS 設備的通信參數是用預定的數據格式以電子設備數據庫文件的形式定義的（GSD文件）。下載GSD文件到組態工具可以使該工具或過程控制系統最理想地利用設備的通信參數。 用于組態設備的PROFIBUS設備的設備特征通常用預定的電子設備描述語言（EDDL）來描述。EDDL是獨立制造商用于描述現場設備的通用語言。 EDD文件通知給設備參數的組態工具或過程控制系統。 廠級設備工程設計 信息技術現在支配著自動化技術直到用現場總線連接的智能現場設備層中。其優勢在于布線低成本和用于設備工程設計的更多可能性。 具有設備類型管理程序（DTM）的現場設備工具概念允許延伸集成的可能性：有關工程設計，診斷，服務和資產管理，獨立于現場總線和與自動化系統的特殊工程設計環境無關。此外，該概念使一種特殊有效的對設備預先/主動（predictive/proactive）的維護成為可能。 除了通過PROFIBUS電纜進行實際數據的傳輸之外，對廠商專用的用戶軟件的接口正不斷提高其標準化水平。通過FDT/DTM接口會產生這樣的結果，有可能把軟件模塊（DTM）集成為更高等級的用戶軟件。大量的現場設備被作為單個工程設計系統的標準化對象來安裝。在此過程中，DTM在微軟環境下充當設備的打印驅動器。 FDT/DTM概念智能地利用來自現場設備的信息。 質量保證和用戶利益（Quality assurance and user benefits） 通過認證保證質量 一個開放的標準的現場總線，其可互操作性經過認證的設備來保證。為此，依據公認的、獨立測試實驗室的測試結果而頒發的認證書可以說明一個完整的產品質量認證過程是有效的。測試的重點在于對硬件的測量，功能范圍的測試，一致性的檢驗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構為用戶和廠商提供世界范圍內的技術支持： 23個地區性PROFUBUS組織 21個PROFIBUS資格中心 8個認證實驗室 30多個工作組 包括廠商和用戶的這些組織保證不斷地進行技術創新，這樣就保證了所有PROFIBUS PA用戶的競爭優勢同時也保證了對未來的競爭優勢。 成功確保利益 自從引入PROFIBUS PA以來，每年PROFIBUS PA設備的安裝數能雙倍地增加：大量實例證明了其效率和可接受程度。這個成功并不意外，對于一個工廠的管理者來說，如果他在此工廠的整個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 的優點： 在下列情況下降低成本： —計劃和建設 —安裝和布線 —服務和維護 —本質安全性 通過下列途徑保護你的投資： —標準化 —認證設備 —獨立于任何生產商 通過下列途徑提高可利用性： —在線診斷 —大量的多種產品 —設備可互換性 通過下列途徑進行資產管理： —提高工廠可利用性 —降低儲存成本 —保持上游、主流和下游的連續性 中國現場總線（PROFIBUS）專委會（CPO）譯 2001.11