西門子驅(qū)動(dòng)模塊6SL3120-2TE21-8AD0

SIMATIC 現(xiàn)場(chǎng)總線計(jì)算器

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的直接連接（尤其是在危險(xiǎn)區(qū)域中）以及通信的信息內(nèi)容在過(guò)程工業(yè)中顯得非常重要,。PROFIBUS PA 允許數(shù)字量數(shù)據(jù)和電源在采用本安 MBP 傳輸技術(shù)（曼徹斯特編碼,；總線供電）的一條雙線總線上進(jìn)行傳輸，它經(jīng)過(guò)定制可滿足這些要求,。它于將 Ex 區(qū)域 1/21 或 0/20 運(yùn)行環(huán)境中的氣動(dòng)執(zhí)行器,、電磁閥和傳感器直接集成到過(guò)程控制系統(tǒng)中。

變送器的典型響應(yīng)時(shí)間大約為 10 ms ,，這說(shuō)明甚至在一個(gè)帶有zui多 31 個(gè)設(shè)備的網(wǎng)段配置下,，也可通過(guò) PROFIBUS PA 取得很短的循環(huán)時(shí)間。過(guò)程工業(yè)中的幾乎所有典型應(yīng)用都可在小型和大型工廠中實(shí)現(xiàn),。雙向通信和豐富的信息內(nèi)容提高了診斷能力,，可快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)和消除故障,。標(biāo)準(zhǔn)化的通信服務(wù)保證了多供應(yīng)商的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的互操作性和替換性,，并且可在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備設(shè)置參數(shù)。

使用 PROFIsafe 行規(guī)的安全通信

通過(guò) PROFIsafe 行規(guī),，可將安全通信無(wú)縫集成到 PROFIBUS PA 中,。無(wú)需為安全相關(guān)應(yīng)用單獨(dú)配置安全總線。采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS PA 已集成到過(guò)程自動(dòng)化 Safety Integrated 安全系統(tǒng)當(dāng)中,。西門子公司為過(guò)程自動(dòng)化中的故障安全,、容錯(cuò)應(yīng)用而提供的綜合系列產(chǎn)品與服務(wù)，為用戶提供了吸引力而又經(jīng)濟(jì)有效的替代方案,，用以隔離安全系統(tǒng),。

冗余架構(gòu)

您可以根據(jù)自動(dòng)化任務(wù)和相關(guān)安全要求來(lái)分別確定工廠控制器、現(xiàn)場(chǎng)總線和 I/O 級(jí)的冗余程度,，并將它們與現(xiàn)場(chǎng)儀表相匹配（靈活模塊化冗余,，F(xiàn)MR）,。有關(guān) PROFIBUS PA 的冗余結(jié)構(gòu)的概覽，請(qǐng)參見“設(shè)計(jì)"下面的內(nèi)容,。

PROFIBUS PA 到 PROFIBUS DP 的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換

將 PA Link 用作從 PROFIBUS PA 到 PROFIBUS DP 的網(wǎng)關(guān),。使用 PA Link 時(shí)，PROFIBUS DP 上的傳輸速率與從屬 PROFIBUS PA 段無(wú)關(guān),。PA link 的組態(tài)取決于現(xiàn)場(chǎng)總線架構(gòu),。“PA 路由器"一節(jié)中描述的耦合器類型可用于進(jìn)行組態(tài),。在數(shù)據(jù)量較?。ㄐ?shù)量框架）和時(shí)間要求較低時(shí)，DP/PA 耦合器也可作為一個(gè)路由器在獨(dú)立模式中運(yùn)行,。

優(yōu)勢(shì)

采用 PROFIBUS PA 行規(guī)而實(shí)現(xiàn)的分布式現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)是硬件成本低,、組態(tài)經(jīng)濟(jì)有效、運(yùn)行安全性高并可實(shí)現(xiàn)順利維護(hù),。以下特點(diǎn)讓這些優(yōu)點(diǎn)更加突出：

• 從傳感器直至控制層實(shí)現(xiàn)模塊化和統(tǒng)一性,，可實(shí)現(xiàn)新的工廠設(shè)計(jì)

• 通過(guò)在危險(xiǎn)區(qū)域中采用現(xiàn)場(chǎng)總線來(lái)實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全應(yīng)用

• 通過(guò)冗余 PROFIBUS PA 架構(gòu)（帶有耦合器冗余的環(huán)型和總線型拓?fù)洌蓪?shí)現(xiàn)從自動(dòng)化系統(tǒng)（控制器）直至 PA 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的靈活模塊化冗余 (FMR)

• 可實(shí)現(xiàn)安全相關(guān)應(yīng)用和容錯(cuò)應(yīng)用,，對(duì)設(shè)備和布線的要求較低

• 通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（PROFIBUS PA和 HART 以及 SIMATIC PDM,，跨供應(yīng)商）進(jìn)行簡(jiǎn)單的集中工程組態(tài)降低組態(tài)成本

• 將雙線電纜用于供電和數(shù)據(jù)傳輸，安裝簡(jiǎn)便

• 通過(guò)簡(jiǎn)化的環(huán)路檢查降低調(diào)試成本

• 布線簡(jiǎn)單并具有全面的診斷功能,，維修成本低

PROFIBUS PA 架構(gòu)示例

下面的圖說(shuō)明了以下設(shè)備上含有 DP/PA 耦合器和 PA Link 路由器的 PROFIBUS PA 配置形式：

• PROFIBUS DP 主站,，簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)（AS 單站）

• PROFIBUS DP 主站，冗余設(shè)計(jì)（AS 冗余站）

如果 DP/PA 耦合器作為 PA 路由器獨(dú)立運(yùn)行,，則直接在耦合器上進(jìn)行連接,，而不是通過(guò)接口模塊來(lái)連接。

有關(guān) PROFIBUS PA 設(shè)備的限制數(shù)量,，請(qǐng)參見“技術(shù)數(shù)據(jù)"章節(jié),。

作為 PROFIBUS DP 主站的 AS 冗余站上的 PROFIBUS PA

帶單個(gè)耦合器的線型結(jié)構(gòu)

在含有單個(gè)耦合器的總線架構(gòu)中，每個(gè)總線段都各與一個(gè) DP/PA 耦合器相連,。

如果 PA 路由器是獨(dú)立 DP/PA 耦合器,，則可以連接 PROFIBUS PA 總線（總線段）。在一個(gè)zui多帶有 5 個(gè) DP/PA 耦合器且用作 PA 路由器的 PA Link 上,，通過(guò)單個(gè)耦合器（對(duì)于帶環(huán)型或耦合器冗余的混合組態(tài),，zui多 3 個(gè)），zui多可運(yùn)行 5 個(gè)總線段,。

PA 路由器可與單一或冗余 PROFIBUS DP 相連,，具體取決于型號(hào)（見圖）。

FDC 157-0 是 DP/PA 耦合器的首要選擇。在使用此耦合器時(shí),，PA 可借助于 AFD 有源現(xiàn)場(chǎng)分配器集成到總線段中,，例如，可使用的有源現(xiàn)場(chǎng)分配器為 AFD4,、FD4 RAILMOUNT、AFD4 FM 和 AFD8（防爆危險(xiǎn)區(qū) 2/22 認(rèn)證）和 AFDiSD（防爆危險(xiǎn)區(qū) 1/21 認(rèn)證）,。PA 設(shè)備通過(guò)防短路分支線路連接至這些現(xiàn)場(chǎng)分配器,。

也可以在一個(gè)總線網(wǎng)段中運(yùn)行zui多 8 個(gè) AFD 現(xiàn)場(chǎng)分配器、zui多 5 個(gè) AFDiSD 現(xiàn)場(chǎng)分配器或zui多 5 個(gè) AFDiSD 和 AFD 現(xiàn)場(chǎng)分配器的任意組合,。不過(guò),，在混合使用 AFDiSD/AFD 時(shí)，無(wú)法在 PROFIBUS PA 中對(duì) AFDiSD 執(zhí)行擴(kuò)展診斷功能,。從 DP/PA 耦合器離開的總線末端處的zui后一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)分配器會(huì)自動(dòng)激活其總線端接電阻器,。

危險(xiǎn)區(qū)域中符合 Ex Zone 1/21 或 0/20 要求的本質(zhì)安全 PA 設(shè)備主要通過(guò)有源現(xiàn)場(chǎng)分配器 AFDiSD 集成到總線網(wǎng)段。對(duì)于防爆危險(xiǎn)區(qū) 1/21 中的 PA 設(shè)備,，可通過(guò) DP/PA 耦合器 Ex [i] 上的總線段進(jìn)行連接（在 PA Link 中或獨(dú)立）,。這些設(shè)備通過(guò) SplitConnect 分接頭（通過(guò)分支線路或直接通過(guò) SplitConnect M12 出口）單獨(dú)集成到總線網(wǎng)段?？偩€網(wǎng)段的端接需要使用 SplitConnect 端接器,。

總線網(wǎng)段和分支線路的電纜長(zhǎng)度

PROFIBUS PA 基于電氣傳輸部件。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)字量數(shù)據(jù)傳輸和電源供電均采用了雙線屏蔽電纜,。

借助線型,、樹型和環(huán)型拓?fù)洌山M態(tài)zui長(zhǎng)約 1.9 km 的總線網(wǎng)段,。若采用 AFD 有源現(xiàn)場(chǎng)分配器,，則在計(jì)算總線網(wǎng)段的總長(zhǎng)度時(shí)，還必須考慮用于連接設(shè)備的分支總線的長(zhǎng)度以及電纜的規(guī)格要求,。AFDiSD 上的分支線路與總線網(wǎng)段的總長(zhǎng)度無(wú)關(guān),。

對(duì)于帶有有源現(xiàn)場(chǎng)分配器的總線段，分支總線可具有以下zui大長(zhǎng)度：

• zui長(zhǎng) 120 m（符合標(biāo)準(zhǔn) IEC 61158?2 標(biāo)準(zhǔn)）

• zui長(zhǎng) 120 m（符合標(biāo)準(zhǔn) IEC 60079-27 (FISCO) 標(biāo)準(zhǔn)）

如果使用了有源現(xiàn)場(chǎng)分配器 AFD,，則必須根據(jù)總線網(wǎng)段的分支線路數(shù)量,，適當(dāng)減小這些zui大值（有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參見“技術(shù)數(shù)據(jù)"一節(jié)）,。對(duì)于有源現(xiàn)場(chǎng)分配器 AFDiSD 而言,，由于集成了中繼器功能，因此無(wú)需減小這些值,。

SIMATIC 現(xiàn)場(chǎng)總線計(jì)算器提供計(jì)算和設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段方面的幫助：

對(duì)于危險(xiǎn)區(qū)域中的本質(zhì)安全 PA 設(shè)備,，建議通過(guò)有源現(xiàn)場(chǎng)分配器 AFDiSD 集成進(jìn)總線網(wǎng)段。對(duì)于 Ex zone 1/21 中的 PA 設(shè)備，也可以通過(guò) PA 路由器上的總線網(wǎng)段連接至 DP/PA 耦合器 Ex[i],。在此類組態(tài)中,，單個(gè)分支線路的zui大長(zhǎng)度縮短至 30 m，單個(gè)總線網(wǎng)段的zui大長(zhǎng)度縮短至 1 km,。

總線網(wǎng)段自動(dòng)進(jìn)行端接（在帶有有源現(xiàn)場(chǎng)分配器 AFD/AFDiSD 的體系結(jié)構(gòu)中）,，或通過(guò) PROFIBUS PA 的無(wú)源端接部件（SpliTConnect 端接器）進(jìn)行端接。

• SpliT 連接 Tap 使現(xiàn)場(chǎng)總線段能夠根據(jù) IEC 61 158-2 （例如 PROFIBUS-PA）用終端連接點(diǎn)來(lái)進(jìn)行配置,。

• SpliT 連接耦合器通過(guò)使 SpliT 連接 Taps 串聯(lián)連接的方式來(lái)構(gòu)造 PROFIBUS-PA 集線器,。

• 通過(guò)用 SpliT 連接 終端器來(lái)替換接觸螺絲的方法，SpliT 連接 Tap 能被用作總線終接單元

AFDiSD（帶可選的擴(kuò)展 PROFIBUS PA 診斷功能的本質(zhì)安全型有源現(xiàn)場(chǎng)分配器）PROFIBUS PA 現(xiàn)場(chǎng)分配器可在防爆危險(xiǎn)區(qū) 1/21 和 2/22 環(huán)境中運(yùn)行,。它是 AFDiS 的兼容替代產(chǎn)品,。

通過(guò)其本質(zhì)安全型防短路分支總線接口，AFDiSD 可在一個(gè) PA 現(xiàn)場(chǎng)總線段（總線型/環(huán)型）中集成zui多 6 個(gè)本質(zhì)安全 PA 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,。另外,，也可以在 AFDiS 的 S1 連接處使用用于 3 到 4 個(gè)設(shè)備的子網(wǎng)段（zui大長(zhǎng)度為 500 m）來(lái)代替分支線路。保護(hù)類型為 Ex[ia] 的分支線路以及子網(wǎng)段都可以鋪設(shè)到區(qū)域 0/20 中,。

一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段zui多可以有 5 個(gè) AFDiSD 有源現(xiàn)場(chǎng)分配器,，zui多可連接 31 個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。AFD 和 AFDiSD 的混合運(yùn)行還必須符合 5 個(gè)有源現(xiàn)場(chǎng)分配器的限制（混合運(yùn)行中的擴(kuò)展 PA 現(xiàn)場(chǎng)總線診斷功能）,。

每個(gè)網(wǎng)段中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)量還取決于所用設(shè)備的電流消耗和電纜長(zhǎng)度,。總線段上的所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和有源現(xiàn)場(chǎng)分配器都使用 1 A 電流,。

由于具有集成的中繼器功能,，AFDiSD 與 AFD 相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

• 分支線路的長(zhǎng)度與總線網(wǎng)段中分支線路的總數(shù)無(wú)關(guān)

• 在確定總線網(wǎng)段的總長(zhǎng)時(shí)，不必考慮分支線路的長(zhǎng)度

在 Ex zone 2/22 環(huán)境或非危險(xiǎn)環(huán)境中,，可以在運(yùn)行期間更換環(huán)網(wǎng)段中的 AFDiSD 而不會(huì)發(fā)生網(wǎng)段故障,。

為了達(dá)到 IP66 防護(hù)等級(jí)的要求，必須使用接頭對(duì)未使用分支線路接口進(jìn)行保護(hù),。

PROFIBUS PA 中 AFDiSD 的增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)總線診斷

AFDiSD 診斷限于短路,、失去冗余、顫動(dòng)檢測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障,。另外,，借助于可通過(guò)模式選擇開關(guān)激活的擴(kuò)展現(xiàn)場(chǎng)總線診斷功能，可對(duì)整個(gè) PROFIBUS PA 網(wǎng)段執(zhí)行全面診斷,。

這種診斷包括檢測(cè),、記錄和監(jiān)視以下方面：

• 拓?fù)洌―P/PA 耦合器、AFDiSD）

• 主線路和分支線路上的電壓和電流

• 信號(hào)電平和噪聲電平

• 與主線路的屏蔽端的電容不平衡

因此,，可以迅速檢測(cè)并消除組態(tài)錯(cuò)誤或缺陷,。

不過(guò)，應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)總線診斷的先決條件是，總線段上的所有有源現(xiàn)場(chǎng)分配器以及 PA 鏈接器的組件都支持此功能,。以下組件滿足這一要求：

• 有源現(xiàn)場(chǎng)分配器 AFDiSD,，訂貨號(hào) 6ES7655-5DX60-1BB0

• IM 153-2 高性能戶外型接口模塊，訂貨號(hào) 6ES7153-2BA70-0XB0

• DP/PA 耦合器 FDC 157,，訂貨號(hào) 6ES7157-0AC85-0XA0

該接口模塊可創(chuàng)建所連接的總線段的拓?fù)淠Ｐ筒⒂成淦錉顟B(tài)信息,。為此，DP/PA 耦合器和本地安裝的有源現(xiàn)場(chǎng)分配器 AFDiSD 為接口模塊提供該總線段的物理數(shù)據(jù)以及有關(guān)所連接的線路狀態(tài)的信息,。由接口模塊提供的信息可顯示在 PCS 7 維護(hù)站上,，并由 SIMATIC PDM 進(jìn)行分析。

出廠時(shí),，AFDiSD 中并未激活增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)總線診斷功能。在這種狀態(tài)下,，AFDiSD 的功能等同于 AFDiS 的功能,。

有源現(xiàn)場(chǎng)分離器 (AFS)

有源現(xiàn)場(chǎng)分路器 (AFS) 可將 PA 總線網(wǎng)段與 PA 路由器 PA Link 中的冗余耦合器對(duì)相連。AFS 可將總線網(wǎng)段與相應(yīng)的有源耦合器進(jìn)行互連,。

PA 總線網(wǎng)段可通過(guò)一個(gè)或兩個(gè)（中心饋電）相同的 Y 型連接器（總共 4 個(gè)）連接到 AFS,。對(duì)于中心饋電的情況，總線段通過(guò)兩個(gè) Y 型連接器來(lái)連接（兩個(gè) FDC 157 耦合器上的總線端接開關(guān)都設(shè)置為“OFF"）,。

為了達(dá)到 IP66 防護(hù)等級(jí)的要求,，必須使用密封接頭對(duì)未使用接口進(jìn)行保護(hù)

西門子驅(qū)動(dòng)模塊6SL3120-2TE21-8AD0

AFS:PROFIBUS PA 的有源現(xiàn)場(chǎng)分配器

通過(guò)將各個(gè)設(shè)備按組分配給不同的總線網(wǎng)段，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備級(jí)柔性模塊化冗余,。

帶冗余耦合器的線型結(jié)構(gòu)

在單個(gè)或冗余 PROFIBUS DP 上可作為 PA 路由器運(yùn)行的 PA 鏈接器只能配有一個(gè)冗余 DP/PA 耦合器對(duì)（也可以配置zui多 3 個(gè)單個(gè)耦合器）,。冗余的 DP / PA 耦合器對(duì),可以用于帶有源現(xiàn)場(chǎng)分離器 (AFS) 的線型結(jié)構(gòu)，也可用于環(huán)型結(jié)構(gòu),。

對(duì)于線型架構(gòu),，AFS 連接至 PA 路由器中的冗余 DP/PA 耦合器對(duì) (2 X FDC 157-0)。它將所連接的總線網(wǎng)段連接至兩個(gè)冗余 DP/PA 耦合器中正在工作的那個(gè),。DP/PA 耦合器的更換無(wú)需中斷當(dāng)前的運(yùn)行,。

這些 PA 設(shè)備通過(guò) AFD 或 AFDiSD 有源現(xiàn)場(chǎng)分配器集成到總線型結(jié)構(gòu)的總線段中。現(xiàn)場(chǎng)分配器數(shù)量方面的限制也相同（zui多 8 個(gè) AFD,、zui多 5 個(gè) AFDiSD 或zui多 5 個(gè) AFDiSD 和 AFD 組合分配器,；混合使用 AFDiSD 和 AFD 時(shí)，無(wú)法針對(duì) AFDiSD 執(zhí)行擴(kuò)展現(xiàn)場(chǎng)總線診斷功能）,。

帶耦合器和介質(zhì)冗余的環(huán)型結(jié)構(gòu)

通過(guò) PA 路由器的冗余 DP/PA 耦合器對(duì) (2 X FDC 157-0),，也可以構(gòu)建帶有自動(dòng)總線端接功能的環(huán)網(wǎng)網(wǎng)段，用以取代帶 AFS 的總線網(wǎng)段,。除了環(huán)網(wǎng)網(wǎng)段之外,，在該 PA 路由器上只能組態(tài)帶有獨(dú)立耦合器的總線網(wǎng)段。PA 路由器可以連接到單一或冗余 PROFIBUS DP。

通過(guò) AFD 或 AFDiSD 有源現(xiàn)場(chǎng)分配器,，可將 PA 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備集成到環(huán)網(wǎng)網(wǎng)段中,，現(xiàn)場(chǎng)分配器的數(shù)量限制與采用總線型結(jié)構(gòu)時(shí)相同（zui多 8 個(gè) AFD、zui多 5 個(gè) AFDiSD 或zui多 5 個(gè) AFDiSD 和 AFD 組合分配器,；混合使用 AFDiSD 和 AFD 時(shí),，無(wú)法針對(duì) AFDiSD 執(zhí)行擴(kuò)展現(xiàn)場(chǎng)總線診斷功能）。這些現(xiàn)場(chǎng)分配器具有電氣去耦的防短路分支線路連接器,，用于連接 PA 設(shè)備,。

在設(shè)備級(jí)上，可通過(guò)將不同現(xiàn)場(chǎng)分配器上的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行分組來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活的模塊化冗余

電氣簡(jiǎn)圖用圖形符號(hào)的旋轉(zhuǎn)方向

 

工程設(shè)計(jì)繪制電氣圖所采用電氣圖形符號(hào),，必須遵循國(guó)標(biāo)GB/T 4728《電氣簡(jiǎn)圖用圖形符號(hào)》,。國(guó)家新頒布的國(guó)標(biāo)GB/T 4728與IEC標(biāo)準(zhǔn)全部一致。

國(guó)家頒布的國(guó)標(biāo)GB/T 4728《電氣簡(jiǎn)圖用圖形符號(hào)》均按照按垂直方位（即從上到下,，觸點(diǎn)動(dòng)作方向從左到右）示出,。如圖1所示。

電氣設(shè)計(jì)圖中的圖形符號(hào)如果要求垂直布置,，直接按國(guó)標(biāo)繪制,。如果設(shè)計(jì)圖中的圖形符號(hào)要求水平布置，對(duì)圖形符號(hào)如何處理,、如何旋轉(zhuǎn),， 在國(guó)標(biāo)中沒有明確規(guī)定。

在常規(guī)設(shè)計(jì)中,，圖形符號(hào)水平布置遵循的原則：“從左到右,，觸點(diǎn)上閉下開"，也就是將國(guó)標(biāo)中垂直布置的圖形符號(hào)按照逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90度即可從垂直方位轉(zhuǎn)到水平方位,。如圖2所示,。

垂直方位	水平方位