西門子驅(qū)動模塊6SL3120-2TE21-8AD0

SIMATIC 現(xiàn)場總線計算器

現(xiàn)場設(shè)備的直接連接（尤其是在危險區(qū)域中）以及通信的信息內(nèi)容在過程工業(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行傳輸,，它經(jīng)過定制可滿足這些要求。它于將 Ex 區(qū)域 1/21 或 0/20 運行環(huán)境中的氣動執(zhí)行器,、電磁閥和傳感器直接集成到過程控制系統(tǒng)中,。

變送器的典型響應(yīng)時間大約為 10 ms ,，這說明甚至在一個帶有zui多 31 個設(shè)備的網(wǎng)段配置下，也可通過 PROFIBUS PA 取得很短的循環(huán)時間,。過程工業(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,、準確地檢測和消除故障,。標準化的通信服務(wù)保證了多供應(yīng)商的現(xiàn)場設(shè)備之間的互操作性和替換性，并且可在運行過程中對現(xiàn)場設(shè)備設(shè)置參數(shù),。

使用 PROFIsafe 行規(guī)的安全通信

通過 PROFIsafe 行規(guī),，可將安全通信無縫集成到 PROFIBUS PA 中。無需為安全相關(guān)應(yīng)用單獨配置安全總線,。采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS PA 已集成到過程自動化 Safety Integrated 安全系統(tǒng)當中,。西門子公司為過程自動化中的故障安全、容錯應(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)自動化任務(wù)和相關(guān)安全要求來分別確定工廠控制器,、現(xiàn)場總線和 I/O 級的冗余程度,，并將它們與現(xiàn)場儀表相匹配（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,，請參見“設(shè)計"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,，PROFIBUS DP 上的傳輸速率與從屬 PROFIBUS PA 段無關(guān)。PA link 的組態(tài)取決于現(xiàn)場總線架構(gòu),?！癙A 路由器"一節(jié)中描述的耦合器類型可用于進行組態(tài)。在數(shù)據(jù)量較?。ㄐ?shù)量框架）和時間要求較低時,，DP/PA 耦合器也可作為一個路由器在獨立模式中運行。

優(yōu)勢

采用 PROFIBUS PA 行規(guī)而實現(xiàn)的分布式現(xiàn)場自動化的優(yōu)點是硬件成本低,、組態(tài)經(jīng)濟有效,、運行安全性高并可實現(xiàn)順利維護。以下特點讓這些優(yōu)點更加突出：

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

• 通過在危險區(qū)域中采用現(xiàn)場總線來實現(xiàn)本質(zhì)安全應(yīng)用

• 通過冗余 PROFIBUS PA 架構(gòu)（帶有耦合器冗余的環(huán)型和總線型拓撲），可實現(xiàn)從自動化系統(tǒng)（控制器）直至 PA 現(xiàn)場設(shè)備的靈活模塊化冗余 (FMR)

• 可實現(xiàn)安全相關(guān)應(yīng)用和容錯應(yīng)用,，對設(shè)備和布線的要求較低

• 通過對現(xiàn)場設(shè)備（PROFIBUS PA和 HART 以及 SIMATIC PDM,，跨供應(yīng)商）進行簡單的集中工程組態(tài)降低組態(tài)成本

• 將雙線電纜用于供電和數(shù)據(jù)傳輸,，安裝簡便

• 通過簡化的環(huán)路檢查降低調(diào)試成本

• 布線簡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,，簡單設(shè)計（AS 單站）

• PROFIBUS DP 主站,，冗余設(shè)計（AS 冗余站）

如果 DP/PA 耦合器作為 PA 路由器獨立運行，則直接在耦合器上進行連接,，而不是通過接口模塊來連接,。

有關(guān) PROFIBUS PA 設(shè)備的限制數(shù)量，請參見“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

帶單個耦合器的線型結(jié)構(gòu)

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

如果 PA 路由器是獨立 DP/PA 耦合器,，則可以連接 PROFIBUS PA 總線（總線段）,。在一個zui多帶有 5 個 DP/PA 耦合器且用作 PA 路由器的 PA Link 上，通過單個耦合器（對于帶環(huán)型或耦合器冗余的混合組態(tài),，zui多 3 個）,，zui多可運行 5 個總線段。

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

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

也可以在一個總線網(wǎng)段中運行zui多 8 個 AFD 現(xiàn)場分配器,、zui多 5 個 AFDiSD 現(xiàn)場分配器或zui多 5 個 AFDiSD 和 AFD 現(xiàn)場分配器的任意組合。不過,，在混合使用 AFDiSD/AFD 時,，無法在 PROFIBUS PA 中對 AFDiSD 執(zhí)行擴展診斷功能。從 DP/PA 耦合器離開的總線末端處的zui后一個現(xiàn)場分配器會自動激活其總線端接電阻器,。

危險區(qū)域中符合 Ex Zone 1/21 或 0/20 要求的本質(zhì)安全 PA 設(shè)備主要通過有源現(xiàn)場分配器 AFDiSD 集成到總線網(wǎng)段,。對于防爆危險區(qū) 1/21 中的 PA 設(shè)備，可通過 DP/PA 耦合器 Ex [i] 上的總線段進行連接（在 PA Link 中或獨立）,。這些設(shè)備通過 SplitConnect 分接頭（通過分支線路或直接通過 SplitConnect M12 出口）單獨集成到總線網(wǎng)段,。總線網(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度

PROFIBUS PA 基于電氣傳輸部件?，F(xiàn)場設(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)型拓撲,，可組態(tài)zui長約 1.9 km 的總線網(wǎng)段,。若采用 AFD 有源現(xiàn)場分配器，則在計算總線網(wǎng)段的總長度時,，還必須考慮用于連接設(shè)備的分支總線的長度以及電纜的規(guī)格要求,。AFDiSD 上的分支線路與總線網(wǎng)段的總長度無關(guān)。

對于帶有有源現(xiàn)場分配器的總線段,，分支總線可具有以下zui大長度：

• zui長 120 m（符合標準 IEC 61158?2 標準）

• zui長 120 m（符合標準 IEC 60079-27 (FISCO) 標準）

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

SIMATIC 現(xiàn)場總線計算器提供計算和設(shè)計現(xiàn)場總線網(wǎng)段方面的幫助：

對于危險區(qū)域中的本質(zhì)安全 PA 設(shè)備，建議通過有源現(xiàn)場分配器 AFDiSD 集成進總線網(wǎng)段,。對于 Ex zone 1/21 中的 PA 設(shè)備,，也可以通過 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,，單個分支線路的zui大長度縮短至 30 m,，單個總線網(wǎng)段的zui大長度縮短至 1 km。

總線網(wǎng)段自動進行端接（在帶有有源現(xiàn)場分配器 AFD/AFDiSD 的體系結(jié)構(gòu)中）,，或通過 PROFIBUS PA 的無源端接部件（SpliTConnect 端接器）進行端接,。

• SpliT 連接 Tap 使現(xiàn)場總線段能夠根據(jù) IEC 61 158-2 （例如 PROFIBUS-PA）用終端連接點來進行配置。

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

• 通過用 SpliT 連接 終端器來替換接觸螺絲的方法,，SpliT 連接 Tap 能被用作總線終接單元

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

通過其本質(zhì)安全型防短路分支總線接口,，AFDiSD 可在一個 PA 現(xiàn)場總線段（總線型/環(huán)型）中集成zui多 6 個本質(zhì)安全 PA 現(xiàn)場設(shè)備。另外,，也可以在 AFDiS 的 S1 連接處使用用于 3 到 4 個設(shè)備的子網(wǎng)段（zui大長度為 500 m）來代替分支線路,。保護類型為 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。

一個現(xiàn)場總線網(wǎng)段zui多可以有 5 個 AFDiSD 有源現(xiàn)場分配器,，zui多可連接 31 個現(xiàn)場設(shè)備,。AFD 和 AFDiSD 的混合運行還必須符合 5 個有源現(xiàn)場分配器的限制（混合運行中的擴展 PA 現(xiàn)場總線診斷功能）。

每個網(wǎng)段中現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)量還取決于所用設(shè)備的電流消耗和電纜長度?？偩€段上的所有現(xiàn)場設(shè)備和有源現(xiàn)場分配器都使用 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：

• 分支線路的長度與總線網(wǎng)段中分支線路的總數(shù)無關(guān)

• 在確定總線網(wǎng)段的總長時,，不必考慮分支線路的長度

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

為了達到 IP66 防護等級的要求,，必須使用接頭對未使用分支線路接口進行保護。

PROFIBUS PA 中 AFDiSD 的增強現(xiàn)場總線診斷

AFDiSD 診斷限于短路,、失去冗余,、顫動檢測和現(xiàn)場設(shè)備故障。另外,，借助于可通過模式選擇開關(guān)激活的擴展現(xiàn)場總線診斷功能,，可對整個 PROFIBUS PA 網(wǎng)段執(zhí)行全面診斷。

這種診斷包括檢測,、記錄和監(jiān)視以下方面：

• 拓撲（DP/PA 耦合器,、AFDiSD）

• 主線路和分支線路上的電壓和電流

• 信號電平和噪聲電平

• 與主線路的屏蔽端的電容不平衡

因此，可以迅速檢測并消除組態(tài)錯誤或缺陷,。

不過,，應(yīng)用增強現(xiàn)場總線診斷的先決條件是，總線段上的所有有源現(xiàn)場分配器以及 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)場分配器 AFDiSD,，訂貨號 6ES7655-5DX60-1BB0

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

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

該接口模塊可創(chuàng)建所連接的總線段的拓撲模型并映射其狀態(tài)信息,。為此，DP/PA 耦合器和本地安裝的有源現(xiàn)場分配器 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 維護站上,，并由 SIMATIC PDM 進行分析。

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

有源現(xiàn)場分離器 (AFS)

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

PA 總線網(wǎng)段可通過一個或兩個（中心饋電）相同的 Y 型連接器（總共 4 個）連接到 AFS,。對于中心饋電的情況,，總線段通過兩個 Y 型連接器來連接（兩個 FDC 157 耦合器上的總線端接開關(guān)都設(shè)置為“OFF"）。

為了達到 IP66 防護等級的要求，必須使用密封接頭對未使用接口進行保護

西門子驅(qū)動模塊6SL3120-2TE21-8AD0

AFS:PROFIBUS PA 的有源現(xiàn)場分配器

通過將各個設(shè)備按組分配給不同的總線網(wǎng)段,，可以實現(xiàn)設(shè)備級柔性模塊化冗余,。

帶冗余耦合器的線型結(jié)構(gòu)

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

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

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

帶耦合器和介質(zhì)冗余的環(huán)型結(jié)構(gòu)

通過 PA 路由器的冗余 DP/PA 耦合器對 (2 X FDC 157-0)，也可以構(gòu)建帶有自動總線端接功能的環(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 AFD 或 AFDiSD 有源現(xiàn)場分配器，可將 PA 現(xiàn)場設(shè)備集成到環(huán)網(wǎng)網(wǎng)段中,，現(xiàn)場分配器的數(shù)量限制與采用總線型結(jié)構(gòu)時相同（zui多 8 個 AFD,、zui多 5 個 AFDiSD 或zui多 5 個 AFDiSD 和 AFD 組合分配器；混合使用 AFDiSD 和 AFD 時,，無法針對 AFDiSD 執(zhí)行擴展現(xiàn)場總線診斷功能）,。這些現(xiàn)場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)備級上,，可通過將不同現(xiàn)場分配器上的各個設(shè)備進行分組來實現(xiàn)靈活的模塊化冗余

電氣簡圖用圖形符號的旋轉(zhuǎn)方向

 

工程設(shè)計繪制電氣圖所采用電氣圖形符號，必須遵循國標GB/T 4728《電氣簡圖用圖形符號》,。國家新頒布的國標GB/T 4728與IEC標準全部一致,。

國家頒布的國標GB/T 4728《電氣簡圖用圖形符號》均按照按垂直方位（即從上到下，觸點動作方向從左到右）示出,。如圖1所示,。

電氣設(shè)計圖中的圖形符號如果要求垂直布置，直接按國標繪制,。如果設(shè)計圖中的圖形符號要求水平布置,，對圖形符號如何處理,、如何旋轉(zhuǎn)， 在國標中沒有明確規(guī)定,。

在常規(guī)設(shè)計中,，圖形符號水平布置遵循的原則：“從左到右，觸點上閉下開",，也就是將國標中垂直布置的圖形符號按照逆時針方向旋轉(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