SIEMENS PROFIBUS PA：過程自動化現場總線

PROFIBUSPA是一種廣泛用于制造業、流程工業、物流管理、樓宇自動化等眾多領域的開放式現場總線,并符合標準IEC61158。從本質上講它是一種計算機局域網絡，只是由于它用在工業環境中，從使用器件的可靠性和對現場數據傳輸的要求上才與辦公局域網有所不同。產品介紹 : 按照ISO/OSI七層網絡模型，PROFIBUSPA含有第1、2、7三層和一個附加的用戶層（第8層）；其中物理層和數據鏈路層定義的是傳輸介質和訪問總線的協議。在第七、八層定義的就是PA的應用規范和設備行規。 設備行規以DP為基礎，對PA總線設備、儀表的功能塊（物理塊、變送器塊和模擬輸入塊等）以及功能塊參數等進行了標準化規定。當前已定義了行規的設備包括:變送器、分析儀器、執行器、數字輸入、數字輸出。行規保證了不同廠家的儀表之間可以實現互換和互操作。*所有生產儀表的廠家只要按照PROFIBUSPA的行規生產制造產品，之后通過相應測試機構的檢驗和認證，其設備均可連于該總線上，目前各個廠商生產的PA設備已超過260多種，在污水處理、冶金、建材、電力生產、造紙、煙草、石化、化工、制藥、蔬菜生產等眾多領域中廣泛使用，充分體現了PA總線良好的開放特性。 由于PROFIBUS－PA的這種開放性，用戶在使用現場總線時無論是對其核心部件如耦合器和鏈接器，還是儀表、導線、連接頭等都有很大的選擇自由。在當今世界上已安裝的近16萬個PA節點中，絕大部分產品均來自于眾多的PA支持廠家，如Siemens、ABB、P＋F、E＋H、Fisher－Rosmount、Wago、Krohne等，這充分體現了PA總線的開放性和化特點。 從網絡層次上看，PA在整個系統中處于zui底層，直接鋪設在生產現場，串行連接位于生產過程監測zui前沿的各類設備和儀表，如閥門定位器、壓力/差壓、溫度變送器、分析儀、流量計、液位計、I/O模塊等，其上層是高速的PROFIBUS－DP總線。通過這樣的雙層總線結構，就可以完整實現數據的采集、傳輸以及對設備的控制和管理，如下圖所示。 圖中共有四種顏色的傳輸導線，墨綠色的是上層以太網，速率為10/100Mbps，紫色線是PROFIBUSDP，速率從9.6kbps-12Mbps可調，藍色和黑色線是PROFIBUSPA，分別用于危險區和一般區域，采用固定速率31.25kbps。 *，任何一種網絡技術的信號傳輸都需要遵循一定的規范，使用某類物理介質或導線進行串行或并行通訊，并對通訊信號進行編碼，以便接收方按事先約定的協議規范識別信號的具體含義。PROFIBUSPA也是一樣，信號的傳送遵循PROFIBUS－DLL協議，采用符合MBP-iS的物理介質進行串行通訊，并使用曼徹斯特編碼的位同步數據傳輸，8位/字符，防錯的起止界定符，信號電壓為0.75Vss～1Vss，并能夠實現本安操作。網絡拓撲結構為總線和樹形結構，每網段zui多可連接32個站（儀表或執行器），當總線長度不夠時zui多可用4個中繼器進行擴展。以上是IEC61158－2的技術規定，在流程工業中使用的現場總線均符合這些要求。PROFIBUS－PA的特點 PROFIBUS－PA具有現場總線技術所有的優點：開放性、互換性、互操作、全數字雙向通訊等。多臺設備由總線直接供電，不僅節約了I/O模塊、電源箱、配電柜、供電線，與傳統的4－20mA儀表點對點連接方式相比，還節約了大量的電纜線、匯線槽、接線柜、端子箱等。此外，由于耦合器本身集成了隔離柵和終端器，因而不再需要傳統的隔離柵/隔離電路和單獨分立的匹配電阻。 尤其值得一提的是PROFIBUS－PA總線具有的“即插即用”功能。不僅大大方便了工程組態、現場調試和維護，減少停機時間，而且增加設備的利用率，進而提高生產效率。據統計，在諸如冶金、電力生產、石化、化工等領域停機一天的損失常常以百萬元單位計量。 由PTB和一些*的生產制造商聯合測試和完成的FISCO（現場總線本安概念）模型保證了PA現場總線可用于危險區域并實現“即插即用”概念。該模型的主要特點是只有一臺供電設備與現場總線相連。其它設備均為耗電設備。這樣做不僅可以減少故障發生的概率，同時也增加了接于總線上設備和儀表的數量。由于只有一臺總線電源供電，因此只有這臺設備（耦合器）需要配備限電/限壓安全回路。 從1996年PROFIBUS－PA開始安裝以來，在每年安裝的PA節點數都以超過100％的速率增長，據PROFIBUS組織統計，2001年PA節點的安裝數量約為6.5萬臺。到目前為止，現場安裝的PA節點總量已超過15萬臺。在中國，PROFIBUS－PA也正在以同樣的速率高速增長！

PROFIBUSPA是一種廣泛用于制造業、流程工業、物流管理、樓宇自動化等眾多領域的開放式現場總線