PROFIBUS技术培训第6.ppt

,PROFIBUS InternationalPROFIBUS技术培训Explosion ProtectedPressure EncapsulationL RIntrinsic Safety第六部分PROFIBUS-PA,PROCESS FIELD BUS,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 1,PROFIBUS-PA,=,PROFIBUS-DP 通信,+,对现场设备优选的传输技术,PROFIBUS International,PROCESS FIELD BUS,什么是 PROFIBUS-PA?定义PROFIBUS-PA=PROFIBUS-DP 通信+对现场设备优选的传输技术,PROFIBUS-DP,J,PROFIBUS-PA,+,x,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 2,PROFIBUS International什么是 PROFIBUS-PA?应用范围PROFIBUS-PA=用于过程自动化的 PROFIBUS变送器 阀 执行器等等通过串行总线系统连接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在危险区域(EExi 型保护区域)应用,PROCESS FIELD BUS,J,+,x,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 3,性能,PROFIBUS International,PROCESS FIELD BUS,PROFIBUS-PA 适应所有过程自动化领域 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,污水处理,价格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,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 4,PROFIBUS International采用PROFIBUS-PA 技术 PA设备运行在下列防爆区域Zone 2Zone 0,PROCESS FIELD BUS,Zone 1,Zone 0,Zone 0,Zone 1,Zone 0:Zone 1:Zone 2:,危险的爆炸瓦斯气体经常或长期存在的区域在正常运行期间危险的爆炸瓦斯气体有可能存在的区域不希望在正常运行期间存在危险的爆炸瓦斯气体的区域,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 5,X,1,i,i,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA 与 44.20 mA 系统,20mA 系统的比较PROFIBUS-PA,PROCESS FIELD BUS,PNC,过程接近元件,连接总线,PNC,I/O 模块(1-x)终端块(PNC)I/O module,终端块灰色线变送器供电源终端块,x,总线耦合器 1,PROFIBUS DP总线耦合器 n,x,Exi,蓝色线,分配器连接盒,传感器 1.,PROFIBUS PA 1n,PROFIBUS PA n,传感器 1.,n,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 6,PROFIBUS International节省成本的潜力安装节省电线PLC I/O 板安装元件(Ex-/电流隔离器等)排列机架空间减少错误减少安装时间,PROCESS FIELD BUS,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 7,PROFIBUS International采用PROFIBUS-PA节省的成本,PROCESS FIELD BUS,如下数据来自于Cologne市,acker化工厂的实际经验,温度,4.2 0 m A,P R O F IB U S-P A,(模 拟)安装仪器设备规划开工总计,份额%2148265100,价格$840193010501804000,份额%2652165100,价格$58011603601202220,节省Copyright by PROFIBUS International 1997,45%PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,$1780,Technique,Rev.1,Part VI-Page 8,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA的基本成份PROFIBUS-DP 现场总线系统,PROCESS FIELD BUS,主站(1 类),PROFIBUS-DP,主站(2 类),从站(现场设备 分散 I/Os 信号循环控制器接到 PROFIBUS-PA的链接器),J,PROFIBUS-PA,+,x,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 9,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA的组态拓扑DCS/PLCPROFIBUS-DPDP/PA 链接器段,+,x连接盒,PROCESS FIELD BUS,24 V,PROFIBUS-PA,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 10,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA的组态现场设备的供电,PROCESS FIELD BUS,DCS/PLC,10 mA,+,x,PROFIBUS-DP,10 mA,10 mA,DP/PA Link24 V 120 mA(保护类型 EEx ib,爆炸组:IIC),PROFIBUS-PA31.25 kbit/s双绞屏蔽电缆总长度最大 1,900米,Spurmax.30 m 10 mA,10 mA,100 1 F,现场设备供电:Ex 区:max.10Non-Ex 区:max.30,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 11,J,J,Ex:,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA的成份网络元件耦合器和链接器PROFIBUS-DP up to 93.75 kBit/sDP/PA耦合器,PROCESS FIELD BUSPROFIBUS-DP up to 12 Mbit/sDP/PA 链接器(模板扩展 中央模板最多带3个耦合器),24 V,24 VJPROFIBUS-PA31.25 kbit/sx,24 V,JPROFIBUS-PA31.25 kbit/sx,Non-Ex区:I 320 mA,Ex 区:I 120 mA,Non-Ex:,最多 30 个现场设备,最多 30 个现场设备Copyright by PROFIBUS International 1997,最多 10 个现场设备PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,最多 3 x 10 个现场设备Technique,Rev.1,Part VI-Page 12,PROFIBUS International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PROFIBUS-DPRS 485,gateway)PROFIBUS-PAIEC 1158-2,PROCESS FIELD BUS,异步NRZ 编码1 Byte=11 Bit,DP/PA 耦合器,同步Manchester 编码1 Byte=8 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,固定波特率=31.25 kBit/s,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 13,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA的组态互操作性制造商 X,制造商 Y,PROCESS FIELD BUS,PROFIBUS-DPDP/PA 耦合器,DP/PA 链接器24 V,制造商 Z,PA-行规PROFIBUS-PA,制造商的特殊规定制造商 Y,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 14,PROFIBUS International,PROCESS FIELD BUS,PROFIBUS-PA的组态循环时间(例)循环时间=1 ms循环帧(4 个字节被测值+1 个字节状态),DP/PA Link24 V,PROFIBUS-DP,12 Mbit/smax.1 ms,10 ms,非循环帧(读报警极限:4 个字节)循环时间=4 x 10 ms+10 ms=50 ms,PROFIBUS-PA,31.25 kbit/s,10 ms,10 ms,10 ms,10 ms,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 15,PROFIBUS International,PROCESS FIELD BUS,PROFIBUS-PA的组态循环时间(概述)每个DP段的循环时间DP/PA 耦合器500 ms每个 DP/PA 链接器 30 个现场设备300 ms每个DP/PA 链接器10 个现场设备100 ms每个DP 段的现场设备数,Copyright by PROFIBUS International 1997,10,20,30,50PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,90,Technique,Rev.1,Part VI-Page 16,2 3,从,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA的组态现场设备访问1PROFIBUS-DP up to 93.75 kBit/sDP/PA耦合器,PROCESS FIELD BUS1PROFIBUS-DP up to 12 Mbit/sDP/PA 链接器从,24 V,24 VPROFIBUS-PA31.25 kbit/s,24 V,1,主,24 VPROFIBUS-PA31.25 kbit/s,1,主,2,3,4,2,3,2,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 17,HART,HART,4.20mA,4.20mA,PROFIBUS International从现今的 4-20 mA 很容易转移到PROFIBUS-PAPROFIBUS-DP,up to 12 Mbit/s模拟 I/O 模块DCS(PLC),PROCESS FIELD BUS,耦合器,链接器,PROFIBUS-PA现有的 HART设备,现有的 4-20 mA 设备,+,x,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 18,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA 协议功能PROFIBUS-PA 以 PROFIBUS-DP 为基础通过标准的 DP 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 使用扩展PROFIBUS-DP的非周期性读 写功能PROFIBUS-PA 行规定义有关 PA 功能映象,PROCESS FIELD BUS,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 19,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA的基本成份,PROCESS FIELD BUS,DP 协议,周期的和非周期的主,从1,周期的从2,从3,非周期的从1/2/3,1,周期的,t,读被测值,写过程变量,读,写参数,PROFIBUS-DP,DP/PA Link,PROFIBUS-PA,+,x,J,从 1,从 2,从 3,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 20,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA的组态设备行规(简单现场设备),状态,DP 服务,PROCESS FIELD BUS,周期的被测值,测量范围,PA-行规,滤波时间报警 警告极限报警摘要TAG附加特征制造商特指参数,DP 服务非周期的DP 服务非周期的,(例,压力变送器),Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 21,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA 行规确保互操作性,PROCESS FIELD BUS,定义运行,识别,维护,诊断等参数,定义数据,如温度,压力,流量等,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定义通信子集和设备行为支持简单的 单变量 和复杂的 多变量 设备结合化学工业的应用开发的,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 22,PROFIBUS InternationalPROFIBUS-PA 行规定义两类A 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,PROCESS FIELD BUS,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:,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,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 23,PROFIBUS InternationalThe PROFIBUS-PA 行规行规包括两部分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,PROCESS FIELD BUS,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 24,PROFIBUS International,PROCESS FIELD BUS,今天可提供的PA行规的设备数据单变送器+温度+压力+液位+流量执行器+阀+数字 I/OPID-循环控制器,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 25,PROFIBUS International,PA 设备的标准参数,PROCESS FIELD BUS,ParameterOUTPV_SCALEPV_FTIMEALARM_HYSHI_HI_LIMHI_LIMLO_LIMLO_LO_LIMHI_HI_ALMHI_ALMLO_ALMLO_LO_ALMCopyright by PROFIBUS International 1997,Read,Write,Function过程变量的现在测量值和状态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功能块输出起动时间 以秒为单位报警功能的滞后是测量范围的百分之几报警上限 若超过 则报警和状态位设定为 1警告上限 若超过 则警告和状态位设定为 1警告下限 若过低 则警告和状态位设定为 1报警下限 若 过低 则中断和状态位设定为 1带有时间标记的报警上限的状态带有时间标记的警告上限的状态带有时间标记的警告下限的状态带有时间标记的报警下限的状态PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 26,(bar),Measuringrange,例,PROFIBUS International,PA行规标准化的设备参数,PROCESS FIELD BUS,功能块模拟输入,压力变送器,12 bar,测量传感器的物理极限,8 bar,测量范围极限HI-HI-LIM(报警上限),PV_SCALE(测量范围的刻度,HI-LIM(警告上限)OUT(被测量值)LO-LIM(警告下限),0 bar-12 bar,LO-LO-LIM(报警下限)测量范围极限测量传感器的物理极限,Copyright by PROFIBUS International 1997,PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,Technique,Rev.1,Part VI-Page 27,PROFIBUS International状态字节对每一个过程变量都附有一个状态字节,PROCESS FIELD BUS,MSB,LSB,GR,QS,QS,QU,被测量值的质量(好 坏 不确定,.)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,Copyright by PROFIBUS International 1997,(无限PROFIBUS-THE International Open Fieldbus Standard,低限,高限,常量)Technique,Rev.1,Part VI-Page 28,