PROFIBUS技术培训第6章(PDF 28).pdf

PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 1L RExplosion ProtectedIntrinsic SafetyPressure EncapsulationP R O F I B U S第六部分第六部分PROFIBUS-PA技术培训技术培训PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 2什么是什么是 PROFIBUS-PA?定义定义PROFIBUS-PA=PROFIBUS-DP 通信通信+对现场设备优选的传输技术对现场设备优选的传输技术PROFIBUS-PA=PROFIBUS-DP 通信通信+对现场设备优选的传输技术对现场设备优选的传输技术PROFIBUS-PAJx+PROFIBUS-DPPROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 3什么是什么是 PROFIBUS-PA?应用范围应用范围?变送器变送器阀阀执行器等等执行器等等?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?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=用于过程自动化的用于过程自动化的 PROFIBUSJx+PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 4PROFIBUS-PA 适应所有过程自动化领域适应所有过程自动化领域?对防爆和非防爆区域过程自动化的低端应用PROFIBUS-PA 是优选的?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 海上 石化工业 化学工业 发电和电力输送 化学爆炸试验 制药 食品 海上 石化工业 化学工业 发电和电力输送 化学爆炸试验 制药 食品饮料工业 水饮料工业 水污水处理污水处理性能性能价格PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 5Zone 2采用采用PROFIBUS-PA 技术技术PA设备运行在下列防爆区域设备运行在下列防爆区域Zone 0:危险的爆炸瓦斯气体经常或长期存在的区域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 0PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 6PROFIBUS-PA 与与 420mA 系统的比较系统的比较i总线耦合器1PNCPNCI/O 模块(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PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 7节省成本的潜力安装节省成本的潜力安装节省节省?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)?排列机架排列机架?空间减少错误减少安装时间空间减少错误减少安装时间PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 8采用采用PROFIBUS-PA节省的成本节省的成本温 度温 度4.20 m AP R O F IB U S-P A(模 拟模 拟)份 额份 额%价 格价 格$份 额份 额%价 格价 格$安 装安 装2184026580仪 器 设 备仪 器 设 备481930521160规 划规 划26105016360开 工开 工51805120总 计总 计10040001002220节 省节 省45%$1780如下数据来自于如下数据来自于Cologne市市acker化工厂的实际经验化工厂的实际经验PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 9PROFIBUS-PA的基本成份的基本成份PROFIBUS-DP 现场总线系统现场总线系统主站主站(1 类类)从站从站(现场设备现场设备分散分散 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-PAJx+PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 10PROFIBUS-PA的组态的组态DCS/PLC段段连接盒连接盒PROFIBUS-PADP/PA 链接器24 VPROFIBUS-DPx+拓扑拓扑PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 11PROFIBUS-PA的组态的组态现场设备的供电现场设备的供电DCS/PLCPROFIBUS-PA31.25 kbit/s100F1双绞屏蔽电缆总长度最大 1,900米(保护类型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:max.10Non-Ex 区:max.30Spurmax.30 mDP/PA LinkPROFIBUS-DPx+120 mAPROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 12PROFIBUS-PA的成份的成份网络元件耦合器和链接器网络元件耦合器和链接器DP/PA 链接器链接器(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 个现场设备个现场设备24 VNon-Ex:最多最多 30 个现场设备个现场设备Ex:最多最多 3 x 10 个现场设备个现场设备J24 VJEx 区区:I 120 mA最多最多 10 个现场设备个现场设备PROFIBUS-PA31.25 kbit/sJJPROFIBUS-DP up to 93.75 kBit/sPROFIBUS-DP up to 12 Mbit/sxxPROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 13耦合器的功能耦合器的功能段耦合器在不同的传输技术之间提供一个网关gateway)PROFIBUS-PAIEC 1158-2RS 485PROFIBUS-DP?异步NRZ 编码?1 Byte=11 Bit(8 个用户位+1 开始位+1 停止位+1 奇偶校验位)?可变的波特率?同步Manchester 编码?1 Byte=8 Bit?固定波特率=31.25 kBit/sDP/PA 耦合器PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 14PROFIBUS-PA的组态的组态互操作性互操作性DP/PA 耦合器,DP/PA 链接器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-行规行规制造商的特殊规定PROFIBUS-DPPROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 15PROFIBUS-PA的组态的组态循环时间循环时间(例例)DP/PA Link24 VPROFIBUS-PA 31.25 kbit/s10 ms10 ms10 ms10 msmax.1 ms10 ms循环时间=1 ms循环时间=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/sPROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 16PROFIBUS-PA的组态的组态循环时间循环时间(概述概述)10203050500 ms100 ms300 ms每个每个DP段的循环时间每个段的循环时间每个DP 段的现场设备数段的现场设备数DP/PA 耦合器耦合器每个每个 DP/PA 链接器链接器 30 个现场设备每个个现场设备每个DP/PA 链接器链接器10 个现场设备个现场设备90PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 17PROFIBUS-PA的组态的组态现场设备访问现场设备访问DP/PA耦合器耦合器PROFIBUS-PA31.25 kbit/s24 VDP/PA 链接器链接器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从主从主PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 18从现今的从现今的 4-20 mA 很容易转移到很容易转移到PROFIBUS-PAPROFIBUS-DP,up to 12 Mbit/sDCS(PLC)耦合器链接器模拟I/O 模块PROFIBUS-PA现有的现有的 4-20 mA 设备现有的设备现有的 HART设备设备4.20 mA4.20 mAHARTHARTx+PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 19PROFIBUS-PA 协议功能协议功能?PROFIBUS-PA 以以 PROFIBUS-DP 为基础为基础?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?对于设备参数的传输和用工程工具的设备运行对于设备参数的传输和用工程工具的设备运行使用扩展使用扩展PROFIBUS-DP的非周期性读的非周期性读写功能写功能?PROFIBUS-PA 行规定义有关行规定义有关 PA 功能映象功能映象PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 20PROFIBUS-PA的基本成份的基本成份DP 协议协议周期的和非周期的周期的和非周期的主从主从 1从从 2从从 3231t非周期的非周期的周期的周期的周期的周期的读被测值写过程变量读写参数PROFIBUS-PA1JPROFIBUS-DPx+DP/PA Link从从从从从从从从1/2/3PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 21PROFIBUS-PA的组态的组态设备行规设备行规(简单现场设备简单现场设备)测量范围滤波时间报警测量范围滤波时间报警警告极限报警摘要附加特征警告极限报警摘要附加特征TAG制造商特指参数制造商特指参数DP 服务服务周期的周期的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(例例压力变送器压力变送器)状态被测值状态被测值PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 22PROFIBUS-PA 行规确保互操作性行规确保互操作性?定义运行识别维护诊断等参数?定义数据定义数据如温度如温度压力压力流量等流量等的含义的含义?定义一个模拟量含范围工程单位和状态?依据国际承认的功能块技术依据国际承认的功能块技术?定义通信子集和设备行为?支持简单的支持简单的单变量单变量和复杂的和复杂的多变量多变量设备设备?结合化学工业的应用开发的PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 23A 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 行规定义两类行规定义两类PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 24行规包括两部分?一般定义一般定义?对所有类型的设备都有效?定义此设备与 PROFIBUS-PA 间的关系?定义操作起动和再起动?设备数据单设备数据单?每个设备类型(如变送器阀)有各自的设备数据单?定义此设备的特定参数和操作The PROFIBUS-PA 行规行规PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 25?变送器变送器+温度温度+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行规的设备数据单行规的设备数据单?PID-循环控制器循环控制器PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 26PA 设备的标准参数设备的标准参数ParameterReadWriteFunctionOUT?过程变量的现在测量值和状态PV_SCALE?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_FTIME?功能块输出起动时间以秒为单位ALARM_HYS?报警功能的滞后是测量范围的百分之几HI_HI_LIM?报警上限若超过则报警和状态位设定为 1HI_LIM?警告上限若超过则警告和状态位设定为 1LO_LIM?警告下限若过低则警告和状态位设定为 1LO_LO_LIM?报警下限若 过低则中断和状态位设定为 1HI_HI_ALM?带有时间标记的报警上限的状态HI_ALM?带有时间标记的警告上限的状态LO_ALM?带有时间标记的警告下限的状态LO_LO_ALM?带有时间标记的报警下限的状态PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 27PA行规标准化的设备参数行规标准化的设备参数12 bar8 bar0 bar-12 bar测量范围极限测量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PROCESS FIELD BUSPROFIBUS InternationalCopyright by PROFIBUS International 1997PROFIBUS-THE International Open Fieldbus StandardTechnique,Rev.1,Part VI-Page 28状态字节状态字节对每一个过程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(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)