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1、NoImagePROFIBUS InternationalL RNoImageNoImageNoImageExplosion ProtectedIntrinsic SafetyPressure EncapsulationP R O F I B U S第六部分第六部分(b fen)PROFIBUS - PA技术培训技术培训 第一页，共二十九页。NoImagePROFIBUS International什么什么(shn me)是是 PROFIBUS-PA ? 定义定义PROFIBUS-PA=PROFIBUS-DP 通信通信+对现场对现场(xinchng)设备优选的传输技术设备优选的传输技术PROF
2、IBUS-PAJ x+PROFIBUS-DP第二页，共二十九页。NoImagePROFIBUS International什么是什么是 PROFIBUS-PA ?应用应用(yngyng)范围范围变送器、阀、执行器等等变送器、阀、执行器等等 通过串行总线系统连接通过串行总线系统连接在化学工业和过程控制中使用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通过数据线对现场设备供电(n din)在危险区域在危险区域 (EExi 型保护区域型保护区域)应用应用PROFIBUS-PA = 用于过程用于过程(guchng)自动化的自动化的 PROFIBUSJ x+第三页，共二十九页。NoImagePRO
3、FIBUS InternationalPROFIBUS-PA 适应适应(shyng)所有过程自动化领域所有过程自动化领域l 对防爆和非防爆区域过程(guchng)自动化的低端应用，PROFIBUS-PA 是优选的。l 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 p 海上海上 p 石化工业石化工业 p 化学工业化学工业 p 发电和电力输送发电和电力输送 p 化学爆炸试验化学爆炸试验 p 制药制药 p 食品饮料工业食品饮料工业 p 水污水处理水污水处理 性能性能(xngnng)价格第四页，共二十九页。NoImagePROFIBUS Internatio
4、nalZone 2采用采用PROFIBUS-PA 技术技术(jsh)，PA设备设备运行在下列防爆区域运行在下列防爆区域Zone 0:危险的爆炸瓦斯气体经常(jngchng)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 1Zone 1 Zone 0Zone 0Zone 0第五页，共二十九页。NoImagePROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA 与与 420mA 系统系统(xtng)的比较的比较i总线(zn xin)耦合器 1PNCPNCI/O 模块(m kui)
5、 (1-x)终端块 (PNC)I/O moduleX1终端块灰色线变送器供电源终端块 Exi, 蓝色线分配器连接盒传感器 1 . nPROFIBUS PA nPROFIBUS PA 1总线耦合器 n连接总线PROFIBUS DP4.20 mA 系统系统PROFIBUS-PA传感器 1 . nixx过程接近元件第六页，共二十九页。NoImagePROFIBUS International节省成本的潜力节省成本的潜力(qinl)安装安装节省节省电线电线PLC I/O 板板安装元件安装元件 (Ex-/电流隔离器等电流隔离器等)排列排列(pili)机架机架空间空间减少减少(jinsho)错误错误减少安
6、装时间减少安装时间第七页，共二十九页。NoImagePROFIBUS International采用采用(ciyng)PROFIBUS-PA节省的成本节省的成本温温 度度4 .2 0 m AP R O F IB U S -P A(模模 拟拟 )份份 额额% 价价 格格$ 份份 额额% 价价 格格$ 安安 装装2 18 4 02 65 8 0仪仪 器器 设设 备备4 81 9 3 05 21 1 6 0规规 划划2 61 0 5 01 63 6 0开开 工工51 8 051 2 0总总 计计1 0 04 0 0 01 0 02 2 2 0节节 省省4 5 %$ 1 7 8 0如下数据来自于如下数
7、据来自于Cologne市市acker化工厂的实际经验化工厂的实际经验NoImage第八页，共二十九页。NoImagePROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA的基本成份的基本成份PROFIBUS-DP 现场总线现场总线(zn xin)系统系统主站主站( 1 类类)从站从站(现场设备、分散现场设备、分散(fnsn) I/Os、信号循环控制器、信号循环控制器、接到接到 PROFIBUS-PA的链接器的链接器)主站主站(2 类类)PROFIBUS-DPPROFIBUS-PAJ x+第九页，共二十九页。NoImagePROFIBUS InternationalPROFIBUS-
8、PA的组态的组态(z ti)DCS/PLC段段连接盒连接盒PROFIBUS-PADP/PA 链接(lin ji)器24 VPROFIBUS-DPx+拓扑拓扑(tu p)第十页，共二十九页。NoImagePROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA的组态的组态现场设备现场设备(shbi)的供电的供电DCS/PLCPROFIBUS-PA31.25 kbit/sW 100mF1双绞屏蔽(pngb)电缆总长度最大 1,900米(保护类型(lixng)：EEx ib,爆炸组: IIC) 10 mA 10 mA 10 mA 10 mA 10 mA24 V现场设备供电:Ex 区: ma
9、x. 10Non-Ex 区: max. 30Spurmax. 30 mDP/PA LinkPROFIBUS-DPx+ 120 mA第十一页，共二十九页。NoImagePROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA的成份的成份网络网络(wnglu)元件耦合器和链接器元件耦合器和链接器DP/PA 链接链接(lin ji)器器(模板扩展，中央模板最多带3个耦合器)DP/PA耦合器耦合器PROFIBUS-PA31.25 kbit/s24 VNon-Ex区区:I 320 mA,最多最多 30 个现场个现场(xinchng)设备设备24 VNon-Ex:最多最多 30 个现场设备个现场
10、设备Ex:最多最多 3 x 10 个现场设备个现场设备J 24 VJ Ex 区区:I 120 mA最多最多 10 个现场设备个现场设备PROFIBUS-PA31.25 kbit/sJ J PROFIBUS-DP up to 93.75 kBit/sPROFIBUS-DP up to 12 Mbit/sxx第十二页，共二十九页。NoImagePROFIBUS International耦合器的功能耦合器的功能(gngnng)段耦合器在不同的传输技术之间提供(tgng)一个网关（gateway)PROFIBUS-PAIEC 1158-2RS 485PROFIBUS-DPl 异步NRZ 编码l 1
11、Byte = 11 Bit (8 个用户(yngh)位 + 1 开始位 + 1 停止位 + 1 奇偶校验位)l 可变的波特率 l 同步Manchester 编码l 1 Byte = 8 Bitl 固定波特率 = 31.25 kBit/sDP/PA 耦合器第十三页，共二十九页。NoImagePROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA的组态的组态(z ti)互操作性互操作性DP/PA 耦合器,DP/PA 链接(lin ji)器24 VPROFIBUS-PA制造商制造商 X制造商制造商 Z制造商制造商 Y制造商制造商 YPA-行规行规(hnggu)制造商的特殊规定PROFIB
12、US-DP第十四页，共二十九页。NoImagePROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA的组态的组态(z ti)循环时间循环时间 (例例)DP/PA Link24 VPROFIBUS-PA 31.25 kbit/s10 ms10 ms10 ms10 msmax. 1 ms10 ms 循环(xnhun)时间 = 1 ms循环(xnhun)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第十五页，共二十九页。NoImagePROFIBUS
13、 InternationalPROFIBUS-PA的组态的组态循环时间循环时间(shjin) (概述概述)10203050500 ms100 ms300 ms每个每个DP段的循环段的循环(xnhun)时间时间每个每个DP 段的现场段的现场(xinchng)设备数设备数DP/PA 耦合器耦合器每个每个 DP/PA 链接器链接器 30 个现场设备个现场设备每个每个DP/PA 链接器链接器10 个现场设备个现场设备90第十六页，共二十九页。NoImagePROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA的组态的组态(z ti)现场设备访问现场设备访问DP/PA耦合器耦合器PROFIB
14、US-PA31.25 kbit/s24 VDP/PA 链接链接(lin ji)器器24 V132112324 V424 V12从从主主PROFIBUS-PA31.25 kbit/s23PROFIBUS-DP up to 12 Mbit/sPROFIBUS-DP up to 93.75 kBit/s从从主主第十七页，共二十九页。NoImagePROFIBUS International从现今的从现今的 4-20 mA 很容易很容易(rngy)转移到转移到PROFIBUS-PAPROFIBUS-DP, up to 12 Mbit/sDCS (PLC)耦合器链接(lin ji)器模拟(mn) I/O
15、 模块PROFIBUS-PA现有的现有的 4-20 mA 设备设备现有的现有的 HART设备设备4 . 20 mA4 . 20 mAHARTHARTx+第十八页，共二十九页。NoImagePROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA 协议协议(xiy)功能功能l PROFIBUS-PA 以以 PROFIBUS-DP 为基础。为基础。l 通过标准的通过标准的 DP 周期性数据交换功能传输量值和状态。周期性数据交换功能传输量值和状态。l 对于设备参数的传输和用工程工具的设备运行，使用对于设备参数的传输和用工程工具的设备运行，使用(shyng)扩展扩展 PROFIBUS-DP的
16、非周期性读写功能。的非周期性读写功能。l PROFIBUS-PA 行规定义有关行规定义有关 PA 功能映象。功能映象。第十九页，共二十九页。NoImagePROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA的基本成份的基本成份DP 协议协议(xiy)，周期的和非周期的，周期的和非周期的主主从从 1从从 2从从 3231t非周期非周期(zhuq)的的周期周期(zhuq)的的周期的周期的读被测值，写过程变量读写参数PROFIBUS-PA1J PROFIBUS-DPDP/PA Link从从从从 从从 从从 1/2/3第二十页，共二十九页。NoImagePROFIBUS Internat
17、ionalPROFIBUS-PA的组态的组态设备行规设备行规(hnggu) (简单现场设备简单现场设备)测量范围测量范围滤波时间滤波时间报警警告报警警告(jnggo)极限极限报警摘要报警摘要附加特征（附加特征（TAG）制造商特指参数制造商特指参数DP 服务服务(fw)周期的周期的DP 服务服务非周期的非周期的DP 服务服务非周期的非周期的PA-行规行规(例，压力变送器例，压力变送器)状态状态被测值被测值第二十一页，共二十九页。NoImagePROFIBUS InternationalPROFIBUS - PA 行规行规(hnggu)确保互操作性确保互操作性4定义运行、识别、维护、诊断等参数4定
18、义数据（如温度、压力、流量等）的含义定义数据（如温度、压力、流量等）的含义4定义一个模拟量，含范围、工程单位和状态4依据国际承认的功能块技术依据国际承认的功能块技术4定义通信(tng xn)子集和设备行为 4支持简单的（单变量）和复杂的（多变量）设备支持简单的（单变量）和复杂的（多变量）设备4结合化学工业的应用开发的第二十二页，共二十九页。NoImagePROFIBUS InternationalA 类类: 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(boku)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 类类: 对 A 类的扩展，包括识别、委派
19、、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 行规行规(hnggu)定义两类定义两类第二十三页，共二十九页。NoImagePROFIBUS International行规(hnggu)包括两部分 一般定义一般定义l 对所有类型的设备都有效 l 定义此设备与 PROFIBUS-PA 间的关系l 定义操作、起动(q dn)和再起动(q dn) 设备数据单设备数据单l 每个设备类型 (如变送器、阀) 有各自的设备数据单l 定义此设备的特定参数和操作The PROFIBUS - PA 行规行规(hnggu)第二十四页，共二十九页。NoImage
20、PROFIBUS International 变送器变送器 温度温度(wnd) 压力压力 液位液位 流量流量 执行器执行器 阀阀 数字数字 I/O今天可提供的今天可提供的PA行规的设备行规的设备(shbi)数据单数据单 PID - 循环循环(xnhun)控制器控制器第二十五页，共二十九页。NoImagePROFIBUS InternationalPA 设备的标准设备的标准(biozhn)参数参数ParameterReadWriteFunctionOUTl l过程变量的现在测量值和状态PV_SCALEl ll l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PV_FTIMEl ll
21、l功能块输出起动时间（以秒为单位）ALARM_HYSl ll l报警功能的滞后是测量范围的百分之几HI_HI_LIMl ll l报警上限：若超过，则报警和状态位设定为 1HI_LIMl ll l警告上限：若超过，则警告和状态位设定为 1LO_LIMl ll l警告下限：若过低，则警告和状态位设定为 1LO_LO_LIMl ll l报警下限：若 过低，则中断和状态位设定为 1HI_HI_ALMl l带有时间标记的报警上限的状态HI_ALMl l带有时间标记的警告上限的状态LO_ALMl l带有时间标记的警告下限的状态LO_LO_ALMl l带有时间标记的报警下限的状态第二十六页，共二十九页。No
22、ImagePROFIBUS InternationalPA行规标准化的设备行规标准化的设备(shbi)参数参数12 bar8 bar0 bar-12 bar测量范围极限(jxin)测量(cling)传感器的物理极限测量范围极限测量传感器的物理极限HI-HI-LIM (报警上限)HI-LIM (警告上限)LO-LIM (警告下限)LO-LO-LIM (报警下限)PV_SCALE(测量范围的刻度）Measuring range(bar)OUT(被测量值)例：功能块模拟输入，压力变送器第二十七页，共二十九页。NoImagePROFIBUS International状态状态(zhungti)字节字节
23、对每一个过程(guchng)变量都附有一个状态字节GRQSQSQUMSBLSB被测量值的质量被测量值的质量(zhling)(好，坏，不确定, .)子状态子状态(关于质量的进一步说明， 如组态错、传感器失效、 服务状态)极限极限(无限、低限、高限、常量)第二十八页，共二十九页。内容(nirng)总结L。变送器、阀、执行器等等。PROFIBUS-PA 完全满足化学工业用户组织(如 NAMUR)对数字现场总线。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。(现场设备、分散(fnsn) I/Os、信号循环控制器、。PROFIBUS-PA的成份网络元件耦合器和链接器。耦合器链接器。PROFIBUS-PA的组态设备行规 (简单现场设备)第二十九页，共二十九页。