第6章PROFIBUS-PA
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1、2007.2 V2.0现场总线技术及应用教程1现场总线技术现场总线技术第六章第六章 PROFIBUS-PA及及DP-V1 Delivered by Dr. GAO FengTel: +86 (451) 82518714Email: 2007.2 V2.0现场总线技术及应用教程2本章内容本章内容 6.1 PROFIBUS-PA概述概述6.2 PA的通信协议的通信协议6.3 PA的系统结构的系统结构6.4 PROFIBUS-PA的行规的行规6.5 DP-V1报文详解报文详解6.6 现场总线本质安全概念（现场总线本质安全概念（FISCO） PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1
2、DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程36.1 PROFIBUS-PA概述概述 1. PA概述概述n出现：市场的需要，技术发展的需要。出现：市场的需要，技术发展的需要。nPA是专为过程控制应用而设计，通俗的理解就是它取代了过程是专为过程控制应用而设计，通俗的理解就是它取代了过程控制中传统的控制中传统的420mA标准信号标准信号。它是。它是DP的延伸和扩展，所以的延伸和扩展，所以PA的通信协议也称为的通信协议也称为DP-V1，它和，它和DP-V0可以同时存在于一个可以同时存在于一个系统中。系统中。n过程控制的主要特点是以模拟量控制为主，各种控制参数、报过程控制的主要特点是以模拟量
3、控制为主，各种控制参数、报警参数较多，系统对安全性要求较高。在警参数较多，系统对安全性要求较高。在PA中，从它的通信模中，从它的通信模型、通信协议和行规里都体现了适合于过程控制要求的特点。型、通信协议和行规里都体现了适合于过程控制要求的特点。nPA中使用了总线供电方式，引入了现场总线中使用了总线供电方式，引入了现场总线本质安全本质安全概念概念（FISCO），使其可以方便地应用于存在爆炸危险的场合。），使其可以方便地应用于存在爆炸危险的场合。PA完全符合要求最严格的化学工业过程控制的需要，同时也在完全符合要求最严格的化学工业过程控制的需要，同时也在污水处理、石化、电力等过程控制的行业得到了广泛的
4、应用。污水处理、石化、电力等过程控制的行业得到了广泛的应用。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程46.1 PROFIBUS-PA概述概述 4-20mA 一般仪器仪表信号电流都为4-20mA，指最小电流为4mA,最大电流为20mA 。 在工业现场，用仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对
5、噪声并不敏感。 420mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA和高于20mA的信号用于各种故障的报警。那么为什么选择4-20mA而不是0-20mA呢？为了减少接线的复杂性，传感器选择2线要比多线简单的多，2线既要传输信号，又要给传感器供电，所以设计者从中窃取4mA电流给传感器放大电路供电，这样4-20mA的标准就确定了。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程56.1 PROFIBUS-PA概述概述 本质安全本质安全 本质安全源于按GB3836.1-2000标准生产，专供煤矿井下使用
6、的防爆电器设备的分类，防爆电器分为隔爆型隔爆型、增安增安型型、本质安全型本质安全型等种类，本质安全型电器设备的特征是其全部电路均为本质安全电路本质安全电路，即在正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物爆炸性混合物的电路。也就是说该类电器不是靠外壳防爆和充填物防爆，而是其电路在正常使用或出现故障时产生的电火花或热效应的能量小于0.28mJ, 即瓦斯浓度为8.5%（最易爆炸的浓度）最小点燃能量。 本质安全防爆方法是利用安全栅安全栅技术将提供给现场仪表的电能量限制在既不能产生足以引爆的火花，又不能产生足以引爆的仪表表面温升温升的安全范围内，从而消除引爆源的防爆方法。
7、 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程66.1 PROFIBUS-PA概述概述 PA的技术特点的技术特点nPA使用使用同步传送技术同步传送技术IEC611582，通过总线供电模式，通过总线供电模式，PA可以在可以在有爆炸危险的场合使用；有爆炸危险的场合使用；曼彻斯特总线供电（曼彻斯特总线供电（MBP）技术）技术允许数字允许数字信号和设备电源通过同一电缆传送，符合在危险场合设备使用的规信号和设备电源通过同一电缆传送，符合在危险场合设备使用的规定定 ，所以可在，所以可在Zone0Zone2区域使用；区域使用；nPA使用使
8、用DP-V1通信协议进行通信通信协议进行通信。DP-V1是是DP-V0的扩展，不仅有的扩展，不仅有循环数据通信，还有非循环数据通信：循环数据通信完成一般的数据循环数据通信，还有非循环数据通信：循环数据通信完成一般的数据测量值和设备的实时状态等数据的交换，保证了控制的快速性；非循测量值和设备的实时状态等数据的交换，保证了控制的快速性；非循环数据交换主要用于过程数据的上下限范围设定值、报警防卫设定值，环数据交换主要用于过程数据的上下限范围设定值、报警防卫设定值，以及制造商的一些特殊数据的通信。以及制造商的一些特殊数据的通信。n PA在从站设备的行规在从站设备的行规中定义了应具有的特性，从而保证了不
9、同设备中定义了应具有的特性，从而保证了不同设备制造商产品的互操作性和互换性；制造商产品的互操作性和互换性；n在在PA的从站设备中，使用了的从站设备中，使用了GSD、EDDL、FDT/DTM，方便了设备，方便了设备的管理，并奠定了优化资源管理的基础。的管理，并奠定了优化资源管理的基础。nPA使用使用FISCO模式模式，使得本质安全网络得以延伸；，使得本质安全网络得以延伸； PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程76.1 PROFIBUS-PA概述概述 过程控制使用过程控制使用PA的好处的好处n减少了各种费用：节省了安装和
10、电缆的使用，维修费用降减少了各种费用：节省了安装和电缆的使用，维修费用降低，本质安全部分费用降低；低，本质安全部分费用降低；n投资可以得到保护：统一的标准，认证的设备，不依赖于投资可以得到保护：统一的标准，认证的设备，不依赖于任何制造商的产品；任何制造商的产品；n高品质的服务：完善的在线诊断手段，大量可供选择、可高品质的服务：完善的在线诊断手段，大量可供选择、可互换的设备；互换的设备；n优化资源管理：新旧产品可兼容。优化资源管理：新旧产品可兼容。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程86.2 PA的通信协议的通信协议
11、 1. 回顾：回顾：PROFIBUS的通信协议模型的通信协议模型nFMS、DP和和PA的的数据链路层数据链路层完全完全相同相同，即它们的数据通讯基本协议，即它们的数据通讯基本协议是相同的，它们可以存在于同一个网络中；是相同的，它们可以存在于同一个网络中；nPA的物理层使用的物理层使用MBP（IEC61158-2)技术，技术，PA也使用也使用DP-V0的基本的基本报文协议报文协议，所以，所以DP和和PA可以互相通讯。可以互相通讯。 PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA及及DP-V1DP-V12007.2 V2.0现场总线技术及应用教程96.2 PA的通信协议的通信协议IEC61158-
