西门子3VA1112-4ED42-0AA0

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 三、Profibus-PA

Profibus-PA适用于PROFIBUS 的过程自动化。PA将自动化系统和过程控制系统与压力、湿度和液位变送器等现场设备连接起来，PA可用来替代4～20mA的模拟技术。PROFIBUS－PA具有如下特性：

（1）适合过程自动化应用的行规使不同厂家生产的现场设备具有互换性。

（2）增加和去除总线站点，即使在本征安全地区也不会影响到其他站。

（3） 在过程自动化的Profibus－PA段与制造业自动化的PROFIBUS－DP总线段之间通过藕合器连接，并使可实现两段间的透明通信。

（4）使用与IEC1158－2技术相同的双绞线完成远程供电和数据传送。

（5）在潜在的爆炸危险区可使用防爆型“本征安全”或“非本征安全”。

1．Profibus－PA传输协议

Profibus－PA采用PROFIBUS－DP的基本功能来传送测量值和状态。并用扩展的PROFIBUS－DP功能来制订制现场设备的参数和进行设备操作。PROFIBUS－PA**层采用IEC1158－2技术，*二层和**层之间的在DIN19245系列标准的*四部分作了规定。

2．Profibus－PA设备行规

Profibus－PA行规保证了不同厂商所生产的现场设备的互换性和互操作性，它是PROFIBUS－PA的一个组成部分。PA行规的任务是选用各种类型现场设备真正需要通信的功能，并提供这些设备功能和设备行为的一切必要规格。

目前，PA行规已对所有通用的测量变送器和其他选择的一些设备类型作了具体规定，这些设备如：

（1）测压力、液位、温度和流量的变送器

（2）数字量输入和输出

（3）模拟量输入和输出

（4）阀门

（5）定位器

（1） Profibus是一种国际化．开放式．不依赖于设备生产商的现场总线标准。广泛适用于制造业自动化．流程工业自动化和楼宇．交通电力等其他领域自动化。
（2） Profibus由三个兼容部分组成，即PROFIBUS－DP（ Decentralized Periphery）．PROFIBUS－PA（Process Automation ）．PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )。

《Profibus 协议结构》
Profibus协议结构是根据ISO7498国际标准，以开放式系统互联网络（Open System Interconnection-SIO）作为参考模型的。该模型共有七层。
（1）Profibus－DP：定义了**．二层和用户接口。*三到七层未加描述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同PROFIBUS－DP设备的设备行为。
（2）Profibus－FMS：定义了**．二．七层，应用层包括现场总线信息规范（Fieldbus Message Specification - FMS）和低层接口(Lower Layer Interface － LLⅠ)。FMS包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务。LLⅠ协调不同的通信关系并提供不依赖设备的*二层访问接口。
（3）Profibus－PA：PA的采用扩展的PROFIBUS－DP协议。另外，PA还描述了现场设备行为的PA行规。根据IEC1158－2标准，PA的传输技术可确保其本征安全性，而且可通过总线给现场设备供电。使用连接器可在DP上扩展PA网络。

注：**层为物理层，*二层为数据链路层，*三－六层末使用，*七层为应用层。

《Profibus传输技术》
Profibus提供了三种类型：
（1）用于DP和FMS的RS485传输。
（2）用于PA的IEC1158－2传输。
（3）光纤
1． 用于DP／FMS的RS485传输技术
由于DP与FMS系统使用了同样的传输技术和统一的总线访问协议，因而，这两套系统可在同一根电缆上同时操作。
RS-485传输是Profibus较常用的的一种传输技术。这种技术通常称之为H2。采用的电缆是屏蔽双绞铜线。
RS-485传输技术基本特征：
（1） 网络拓扑：线性总线，两端有有源的总线终端电阻。
（2） 传输速率：9.6K bit /s12M bit/ s
（3） 介质：屏蔽双绞电缆，也可屏蔽，取决于环境条件（EMC）。
（4） 站点数：每分段32个站（不带中继），可多到127个站（带中继）。
（5） 插头连接：较好使用9针D型插头。
2． RS－485安装要点
（1） 全部设备均与决线连接。
（2） 每个分段上较多可接32个站（主站或站）。
（3） 每段的头和尾各有一个总线终端电阻，确保操作运行不发生误差。两个总线终端电阻必须永远有电源。
（4） 当分段站**过32个时，必须使用中继器用以连接各总线段。串联的中继器一般不**过3个。
（注：中继器没有站，但被计算机在每段的较多站数中）
（5） 电缆较大长度取决于传输速率。如使用A型电缆，则传输速率与长度如下：
波特率：（K bit/s）9.6 19.2 93.75 187.5 500 1500 1200 
距离／段（M） 1200 1200 1200 1000 400 200 100
（6） A型电缆参数：
 阻抗：135－165Ω 电容：＜30 pf / m 回路电阻：110Ω
线规：0.64mm 导线面积：＞0.34mmΩ
（7） RS－485的传输技术的Profibus网络较好使用9针D型插头。
（8） 当连接各站时，应确保数据线不要拧绞，系统在高电磁发射环境（如汽车制造业）下运行应使用带屏蔽的电缆,屏蔽可提高电磁兼容性（EMC）。
（9） 如用屏蔽编织线和屏蔽箔，应在两端与保护接地连接，并通过尽可能的大面积屏蔽接线来复盖，以保持良好的传导性。另外建议数据线必须与高压线隔离。
（10） **过500K bit/s的速率时应避免使用短截线段，应使用市场上现有的插头可使数据输入和输出电缆直接与插头连接，而且总线插头连接可在任何时候接通或断开而并不中断其它站的数据通信。
3用于PA的IEC1158－2传输技术
（1） 数据IEC1158－2的传输技术用于Profibus－PA，能满足化工和石油化工业的要求。它可保持其本征安全性，并通过总线对现场设备供电。
（2） IEC1158－2是一种位同步协议，可进行无电流的连续传输，通常称为H1。
（3） IEC1158－2技术用于Profibus－PA，其传输以下列原理为依据：
①． 每段只有一个电源作为供电装置。
②． 当站收发信息时，不向总线供电。
③． 每站现场设备所消耗的为常量稳态基本电流。
④． 现场设备其作用如同无源的电流吸收装置。
⑤． 主总线两端起无源终端线作用。
⑥． 允许使用线性．树型和星型网络。
⑦． 为提高可靠性，设计时可采用冗余的总线段。
⑧． 为了调制的目的，设每个部线站至少需用10mA基本电流才能使设备启动。通信信号的发生是通过发送设备的调制，从±9mA到基本电流之间。
（4） IEC1158－2传输技术特性：
①． ：数字式．位同步．曼彻斯特编码。
②． 传输速率：31.25K bit /s，电压式。
③． 数据可靠性：前同步信号,采用起始和终止限定符避免误差。
④． 电缆：双绞线，屏蔽式或非屏蔽式。
⑤． 远程电源供电：可选附件，通过数据线。
⑥． 防爆型：能进行本征及非本征安全操作。
⑦． 拓扑：线型或树型，或两者相结合。
⑧． 站数：每段较多32个，总数较多为126个。
⑨． 中继器：较多可扩展至4台。
4．IEC1158安装要点
（1）分段藕合器将IEC1158－2传输技术总线段与RS－485传输技术总线段连接。藕合器使RS－485信号与IEC1158－2信号相适配。它们为现场设备的远程电源供电，供电装置可限制IEC1158－2总线的电流和电压。
（2）Profibus－PA的网络拓扑有树型和线型结构，或是两种拓扑的混合。
（3）现场配电箱仍继续用来连接现场设备并放置总线终端电阻器。采用树型结构时连在现场线分段的全部现场设备都并联地接在现场配电箱上。
 (4)建议使用下列参考电缆，也可使用更粗截面导体的其它电缆。
①． 电缆设计：双绞线屏蔽电缆
②． 导线面积（额定值）：0.8mm2(AWG18)
③． 回路电阻（直流）：44Ω／Km
④． 阻抗（31.25千赫时）：100Ω±20％
⑤． 39千赫时衰减：3dB/Km
⑥． 电容不平衡度：2nF/Km
（5）主总线电缆的两端各有一个无源终端器，内有串联的RC元件，R＝100Ω，C＝1цF。当总线站极性反向连接时，它对总线的功能不会有任何影响。
（6） 连接到一个段上的站数目较多是32个。如果使用本征安全型及总线供电，站的数量将进一步受到限制。即使不需要本征安全性，远程供电装置电源也要受到限制。
（7） 线路较长长度的确定，根据经验先计算一下电流的需要，根据以下参数（2－2）选用一种供电电源单元，再根据以下参数中（2－3）线的长度确定选用哪种电缆。