全 集 成 自 动 化 ERP Ethernet MES Ethernet SIMATIC IT SIMATIC PCS 7 Industrial Ethernet SINUMERIK SIMOTION SIMATIC NET SIMATIC HMI PROFIBUS PA HART 通 过 采 用

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1 PROFIBUS 适 用 于 过 程 工 业 的 全 能 型 通 讯 产 品 技 术 手 册 2008 年 4 月 PROFIBUS

2 全 集 成 自 动 化 ERP Ethernet MES Ethernet SIMATIC IT SIMATIC PCS 7 Industrial Ethernet SINUMERIK SIMOTION SIMATIC NET SIMATIC HMI PROFIBUS PA HART 通 过 采 用 全 集 成 自 动 化 (TIA) 技 术, 西 门 子 成 为 了 唯 一 能 够 提 供 通 用 基 础, 可 按 照 客 户 要 求 量 身 定 制 自 动 化 方 案 的 制 造 商, 其 服 务 领 域 涵 盖 所 有 部 门 及 原 料 入 库 至 产 品 出 库 的 所 有 流 程 TIA 具 有 独 一 无 二 的 整 合 能 力 它 能 将 现 场 层 生 产 管 理 层 直 至 企 业 管 理 层 在 内 的 所 有 运 作 层 整 合 在 一 起, 从 而 减 少 接 口 成 本, 实 现 极 高 的 透 明 度 当 然, 您 还 可 以 从 设 备 的 整 个 生 命 周 期 内 ( 从 初 步 规 划 运 行 直 至 现 代 化 改 造 ) 获 利, 因 为 我 们 的 产 品 和 系 统 研 发 具 有 连 贯 性, 可 以 避 免 使 用 不 必 要 的 接 口, 最 大 程 度 地 保 障 您 的 投 资 2 PROFIBUS

3 目 录 文 本 PROFIBUS PROFIBUS 适 用 于 整 个 过 程 自 动 化 工 业 的 通 用 现 场 总 线 使 用 PROFIBUS 可 以 获 得 的 优 势 PROFIBUS 可 靠 并 具 有 未 来 安 全 性 技 术 基 础 一 般 特 征 和 标 准 SIMATIC WinCC PROFINET Industrial Ethernet PROFIBUS Power KNX/EIB GAMMA instabus 在 产 品 和 系 统 的 研 发 过 程 中, 我 们 就 已 经 将 这 种 独 一 无 二 的 整 合 能 力 作 为 一 种 明 确 的 特 性 效 果 是 显 而 易 见 的 : 无 论 是 控 制 器 操 作 和 观 测 装 置 驱 动 装 置 还 是 过 程 控 制 系 统, 所 有 组 件 均 能 发 挥 最 佳 协 同 效 应 这 样 能 够 简 化 您 工 厂 中 自 动 化 解 决 方 案 的 复 杂 程 度 您 能 够 体 验 到 的 方 面 有 : 自 动 化 方 案 的 设 计 时 间 与 成 本 均 得 以 降 低, 在 运 行 过 程 中 能 利 用 全 集 成 自 动 化 技 术 的 综 合 性 诊 断 方 法 提 高 工 厂 的 可 用 性 PROFIBUS DP 和 PROFIBUS PA 版 本 用 于 爆 炸 性 危 险 区 域 内 的 PROFIBUS 安 全 通 讯 使 用 GSD 和 EDD 管 理 设 备 互 用 性 和 互 换 性 总 线 结 构 PROFIBUS DP 结 构 PROFIBUS PA 结 构 技 术 数 据 组 态 和 诊 断 组 态 诊 断 PROFIBUS 循 环 时 间 及 其 计 算 应 用 举 例 Norsk Hydro Energy 石 油 与 天 然 气 平 台, 挪 威 Bitburger 啤 酒 厂, 德 国 用 于 PROFIBUS 的 西 门 子 过 程 I/O 分 布 式 I/O 驱 动 装 置 测 量 仪 过 程 控 制 器 位 置 调 节 器 过 程 监 控 称 量 和 配 料 系 统 气 体 分 析 PROFIBUS 3

4 PROFIBUS 适 用 于 整 个 过 程 自 动 化 工 业 的 通 用 现 场 总 线 4 PROFIBUS

5 PROFIBUS DP PROFIBUS PA PROFIBUS 5

6 降 低 整 体 成 本 使 用 灵 活 的 现 场 总 线 满 足 过 程 工 业 的 所 有 要 求 化 工 制 药 或 食 品 和 奢 侈 品 行 业 等 混 合 行 业 的 用 户 都 能 从 PROFIBUS 系 统 的 独 特 能 力 中 获 益, 该 系 统 是 由 过 程 设 备 ( 例 如 压 力 变 送 器 流 量 测 量 仪 ) 和 离 散 应 用 领 域 设 备 ( 例 如 驱 动 装 置 和 传 感 器 ) 无 缝 集 成 而 成 的 ARC-Studie "The Value Proposition of PROFIBUS in the Hybrid Industries" ARC Advisory Group, Dedham/MA, USA PROFIBUS 是 当 前 全 球 范 围 内 唯 一 可 以 满 足 所 有 这 些 要 求 的 现 场 总 线 相 互 补 充 的 传 输 技 术 统 一 的 通 讯 行 规 和 用 于 特 殊 设 备 功 能 的 附 加 应 用 行 规 ( 如 PA Devices PROFLdrive 或 PROFLsafe) 使 得 它 成 为 唯 一 能 够 统 一 连 接 过 程 技 术 和 生 产 技 术 领 域 的 现 场 总 线 更 多 的 应 用 行 规 也 使 得 使 用 4 至 20 ma 技 术 和 HART 设 备 对 现 有 安 装 进 行 无 缝 集 成 成 为 可 能, 从 而 为 相 关 投 资 提 供 了 长 期 保 障 在 过 程 工 业 中 生 产 过 程 经 常 混 合 以 反 应 混 合 或 分 离 活 动 为 标 志 的 工 艺 技 术 首 次 过 程 (Primary Processes) 会 与 二 次 过 程 (Secondary Processes) 进 厂 物 流 (Inbound) 或 出 厂 物 流 (Outbound) 等 离 散 应 用 相 结 合 这 些 生 产 技 术 应 用 都 以 标 识 运 输 检 测 填 充 包 装 或 存 储 等 活 动 为 标 志 不 同 应 用 对 总 线 的 要 求 是 完 全 不 同 的 本 安 型 设 备 的 直 接 连 接 通 过 通 讯 介 质 进 行 的 馈 电 以 及 通 讯 的 高 信 息 含 量 对 于 经 常 应 用 在 腐 蚀 性 环 境 对 健 康 有 害 的 环 境 或 防 爆 区 域 中 的 工 艺 技 术 过 程 自 动 化 有 着 重 要 的 意 义 与 之 相 反, 速 度 和 决 策 在 生 产 技 术 应 用 中 显 得 至 关 重 要 这 样 的 同 质 现 场 总 线 体 系 具 有 巨 大 的 成 本 优 势 这 种 优 势 不 仅 表 现 在 安 装 技 术 组 装 和 布 线 等 可 以 轻 易 看 出 效 果 的 方 面, 同 样 也 体 现 在 规 划 工 程 调 试 和 测 试 以 及 文 档 提 供 和 培 训 方 面 然 而, 更 需 要 注 意 的 是 持 续 节 约 成 本, 可 以 通 过 在 维 护 和 长 期 运 行 中 进 行 有 效 的 资 产 管 理 来 做 到 这 一 点 6 PROFIBUS

7 PROFIBUS 优 势 降 低 成 本 灵 活 性 和 投 资 安 全 性 通 过 通 用 的 现 场 总 线 通 讯 使 整 体 成 本 达 到 最 低 : 适 用 于 制 造 业 过 程 工 业 和 混 合 工 业 的 所 有 领 域 适 用 于 生 产 过 程 的 所 有 领 域 适 用 于 工 厂 的 整 个 生 命 周 期 与 采 用 并 行 点 对 点 连 接 进 行 信 号 传 输 的 传 统 方 式 相 比, 规 划 和 工 程 费 用 调 试 费 用 都 更 低 过 程 设 备 的 直 接 连 接 简 化 了 布 线 和 调 配 分 布 馈 电 装 配 等 安 装 技 术 ( 尤 其 是 在 防 爆 区 域 ) 全 球 最 大 的 已 安 装 平 台, 附 带 2,300 多 万 个 PROFIBUS 节 点, 其 中 有 330 万 应 用 在 过 程 工 业 中 1,400 多 家 国 际 供 货 商 可 以 提 供 2,500 多 种 设 备, 从 而 实 现 了 交 互 应 用 性 和 可 交 换 性 通 过 统 一 的 通 讯 协 议 和 用 于 特 殊 设 备 功 能 的 附 加 装 置 协 议 ( 例 如 用 于 驱 动 装 置 的 PROFIdrive 用 于 条 形 码 读 取 器 的 Ident 用 于 过 程 设 备 的 PA Devices) 使 简 单 和 复 杂 设 备 并 存 与 独 立 的 安 全 系 统 相 比, 装 有 安 全 PROFIBUS 通 讯 的 安 全 集 成 系 统 是 更 经 济 的 选 择 成 本 优 化 型 设 备 配 置, 采 用 柔 性 模 块 化 冗 余 方 案, 可 用 性 与 安 全 性 极 高 使 用 剩 余 运 行 时 间 预 测 和 预 防 性 维 护 规 划 实 现 有 效 的 资 产 管 理 可 用 性 更 高 性 能 更 佳 冗 余 结 构 和 全 面 的 在 线 诊 断 使 用 有 效 的 管 理 系 统 / 工 具 进 行 集 中 参 数 设 置 和 积 极 维 护 具 有 扩 展 能 力, 可 以 兼 容 最 新 研 发 成 果 已 安 装 的 传 统 ma 和 HART 设 备 都 可 以 无 缝 集 成 通 过 与 IEC 和 ISO 一 致 的 工 艺 获 得 了 国 际 认 可 通 过 PROFIBUS International 在 全 球 范 围 内 获 得 了 支 持 25 个 地 区 性 组 织 36 个 技 术 资 格 中 心 10 个 实 验 室 12 个 培 训 中 心 对 人 员 和 机 器 进 行 全 面 保 护 不 需 要 定 期 校 准 现 场 设 备 快 速 安 全 的 通 讯, 高 测 量 精 确 度 使 用 PROFIsafe 取 代 独 立 安 全 总 线 进 行 安 全 通 讯 的 无 缝 集 成 用 于 扩 展 诊 断 的 高 信 息 含 量 和 双 向 通 讯 实 现 了 快 速 准 确 的 故 障 识 别 和 故 障 排 除 简 单 安 装 经 过 FISCO 认 证 的 设 备 实 现 了 在 防 爆 区 域 内 的 即 插 即 用, 不 需 要 对 本 质 安 全 进 行 复 杂 计 算 PROFIBUS 7

8 PROFIBUS 可 靠 并 具 有 未 来 安 全 性 通 过 在 国 际 标 准 中 获 得 认 同 的 先 进 工 艺,PROFIBUS 已 经 发 展 成 为 现 场 总 线 领 域 的 全 球 市 场 领 军 者 这 一 工 艺 的 特 征 有 应 用 开 放 性 标 准 具 有 兼 容 性 具 有 普 遍 适 用 性 可 灵 活 扩 展 具 有 高 度 可 靠 性 这 些 特 征 已 通 过 全 球 最 大 的 已 安 装 平 台 获 得 证 实, 该 平 台 包 含 2,300 多 万 个 已 安 装 的 PROFIBUS 节 点, 其 中 有 330 万 应 用 在 过 程 工 业 中, 还 包 括 大 约 63 万 个 已 安 装 的 PROFIBUS PA 节 点 (2007 年 年 底 统 计 结 果 ) PROFIsafe 通 过 一 根 总 线 电 缆 实 现 安 全 数 据 和 控 制 数 据 传 输, 并 且 已 经 打 入 市 场, 在 过 程 工 业 和 制 造 业 自 动 化 中 都 处 于 领 先 地 位 从 1999 年 引 入 PROFIsafe 工 艺 开 始 到 2006 年 年 底, PROFIsafe 节 点 的 供 货 量 已 经 超 过 23 万 所 有 主 要 制 造 商 的 2,500 多 种 不 同 产 品 和 服 务 都 支 持 PROFIBUS 标 准 1,400 多 家 制 造 商 和 用 户 公 司 ( 其 中 包 括 世 界 领 先 的 产 品 和 系 统 供 货 商 ) 组 成 了 全 世 界 最 大 的 现 场 总 线 用 户 组 织 PROFIBUS International (PI) 这 个 强 大 的 全 球 组 织 推 动 了 PROFIBUS 的 传 播 和 不 断 发 展, 并 通 过 以 下 网 络 为 各 大 洲 的 成 员 提 供 支 持 : 24 个 国 家 中 的 25 个 地 区 性 PROFIBUS 组 织 21 个 国 家 中 的 36 个 PROFIBUS 技 术 资 格 中 心 10 个 实 验 室 8 个 国 家 中 的 12 个 培 训 中 心 关 于 PROFIBUS International 的 更 多 信 息 您 可 以 参 阅 网 站 使 用 PROFIBUS 的 全 集 成 自 动 化 PROFIBUS 作 为 现 场 层 通 讯 介 质, 是 全 集 成 自 动 化 (TIA) 的 重 要 组 成 部 分 和 独 一 无 二 的 基 础, 也 是 西 门 子 为 所 有 领 域 ( 制 造 业 过 程 工 业 和 混 合 工 业 ) 的 客 户 提 供 的 通 用 客 户 定 制 自 动 化 方 案, 可 以 用 于 从 进 货 到 出 货 的 整 个 工 厂 生 命 周 期 在 TIA 中 可 以 兼 容 继 续 研 发, 这 确 保 了 可 扩 展 性 和 投 资 安 全 20 M 15 M 10 M 5 M 已 安 装 的 PROFIBUS 节 点 通 过 PROFIBUS 进 行 现 场 通 讯 8 PROFIBUS

9 技 术 基 础 一 般 特 征 和 标 准 分 类 和 特 征 在 过 程 工 业 中, 现 场 传 感 器 / 执 行 器 和 控 制 系 统 输 入 / 输 出 模 块 之 间 的 传 统 信 号 传 输 是 使 用 铜 线 通 过 并 行 点 对 点 连 接 实 现 的 模 拟 信 号 通 常 以 4 至 20 ma 的 电 平 传 输 与 此 相 反, PROFIBUS 这 样 的 现 场 总 线 系 统 通 过 独 特 的 串 行 总 线 电 缆 实 现 自 动 化 系 统 ( 控 制 器 ) 和 设 备 之 间 的 现 场 数 字 通 讯 这 种 传 输 原 则 上 以 过 程 数 据 的 循 环 传 输 警 报 参 数 和 诊 断 数 据 的 非 循 环 传 输 为 特 征 这 样 可 以 减 少 布 线 费 用 和 输 入 输 出 硬 件, 从 而 具 有 巨 大 的 节 省 空 间 通 过 以 下 方 式 可 以 明 显 提 高 数 字 数 据 传 输 的 信 息 含 量, 因 此 能 大 大 降 低 工 厂 的 运 行 和 维 护 成 本 : 双 向 通 讯 ( 额 定 值 规 定 和 当 前 阀 门 位 置 的 读 取 ) 用 于 资 产 管 理 的 大 量 诊 断 信 息 高 精 确 度 (32 字 节 分 辨 率 ) PROFIBUS 简 单 坚 固 可 靠, 可 以 在 线 扩 展, 在 非 临 界 环 境 和 有 爆 炸 危 险 的 区 域 也 可 以 使 用 除 了 这 些 特 征 之 外, 下 述 PROFIBUS 功 能 对 于 过 程 自 动 化 尤 其 重 要 : 连 接 已 安 装 的 HART 设 备 冗 余 架 构 使 用 PROFIsafe 的 安 全 通 讯 时 钟 同 步 时 间 戳 作 为 通 用 的 开 放 式 现 场 总 线, PROFIBUS 可 以 使 用 智 能 分 布 式 I/O 进 行 迅 速 通 讯 ( 具 有 DP 属 性 的 PROFIBUS) 为 测 量 变 换 器 和 激 励 器 提 供 通 讯 和 同 期 供 电 ( 具 有 PA 属 性 的 PROFIBUS) 由 于 PROFIBUS 的 模 块 化 方 案 具 有 相 互 补 充 的 传 输 技 术 一 致 的 通 讯 协 议 和 大 量 的 应 用 行 规 ( 如 PA Devices PROFIsafe, PROFIdrive 用 于 PA 的 远 程 I/O Ident 系 统 或 配 料 / 称 量 ), 因 此 PROFIBUS 是 唯 一 一 种 既 能 用 于 制 造 业, 也 能 用 于 过 程 工 业 的 现 场 总 线 国 际 标 准 化 从 1991 年 开 始 PROFIBUS 首 先 立 项 为 DIN 国 家 标 准, 1996 年 成 为 EN 欧 洲 标 准 1999 年 确 定 为 IEC 和 IEC 国 际 标 准 PROFIBUS PROFIBUS 与 传 统 信 号 传 输 结 构 的 技 术 比 较 技 术 基 础 9

10 PROFIBUS DP 和 PROFIBUS PA 版 本 PROFIBUS DP PROFIBUS DP 是 为 高 传 输 速 率 ( 最 高 达 12 Mbit/s) 和 低 反 应 时 间 ( 最 多 1 ms) 设 计 的, 特 别 适 用 于 直 接 控 制 智 能 现 场 设 备, 如 电 机 启 动 器 驱 动 装 置 分 析 仪 过 程 控 制 器 或 面 板 分 布 式 I/O:ET 200M ET 200iSP 或 ET 200S 等 远 程 I/O 通 过 将 PROFIBUS 的 标 准 通 讯 机 制 与 用 于 构 建 客 户 主 站 服 务 器 模 块 的 专 用 HART 行 规 相 结 合, 现 场 安 装 的 大 量 HART 现 场 设 备 已 经 能 够 集 成 到 现 有 或 新 的 PROFIBUS DP 通 讯 网 中 OLM OLM Industrial Ethernet PROFIBUS DP (RS 485) 它 的 优 势 是 可 以 使 用 同 一 根 总 线 进 行 自 身 的 PROFIBUS 通 讯 以 及 使 用 分 布 式 I/O 的 HART 通 讯 传 输 技 术 根 据 IEC 和 IEC 61784,PROFIBUS DP 可 以 应 用 在 下 列 传 输 技 术 中 : RS 485 简 单 经 济 的 电 子 传 输 技 术, 以 屏 蔽 的 双 绞 线 为 基 础 PROFIBUS 电 子 网 络 可 以 以 线 形 或 树 形 结 构 配 置 RS 485-iS 使 用 屏 蔽 双 绞 线 实 现 的 本 安 型 电 子 传 输 技 术, 在 最 高 至 防 爆 1 区 的 爆 炸 性 危 险 区 域 内 传 输 速 率 为 1.5 Mbit/s 需 要 通 过 绝 缘 变 压 器 对 RS 485 和 RS 485-iS 进 行 退 耦 (RS 485-iS 耦 合 器 ) Fiber Optic 光 学 传 导 技 术, 使 用 玻 璃 或 塑 料 光 纤, 用 于 在 强 干 扰 环 境 中 进 行 大 量 数 据 的 快 速 传 输 或 长 距 离 的 搭 接 光 学 网 络 使 用 光 学 链 路 模 块 (OLM), 结 构 可 以 是 线 形 环 形 或 星 形 环 形 结 构 自 动 确 保 断 线 容 错 两 个 OLM 之 间 的 距 离 最 长 可 达 15 km 由 于 光 学 传 输 几 乎 没 有 损 失, 因 此 网 络 的 整 体 延 伸 仅 受 运 行 时 间 的 限 制 PROFIBUS 传 输 技 术 PROFIBUS PA (MBP) PROFIBUS DP (RS 485-iS) 确 定 性 总 线 通 讯 PROFIBUS 的 一 个 典 型 特 征 是 符 合 主 站 从 站 原 则 的 确 定 性 总 线 通 讯, 这 一 通 讯 长 期 确 保 了 总 线 的 组 态 时 间 和 总 线 站 点 的 定 义 反 应 时 间 其 特 性 包 括 过 程 数 据 的 循 环 传 输 组 态 报 警 和 诊 断 数 据 的 非 循 环 传 输 在 组 态 时 会 自 动 设 置 用 于 非 循 环 通 讯 的 时 间 窗 口 如 果 数 据 传 输 时 间 超 出 了 时 间 窗 口, 就 会 使 用 一 个 站 点 将 非 循 环 通 讯 划 分 到 多 个 循 环 t PROFIBUS 的 确 定 性 总 线 通 讯 10 技 术 基 础

11 PROFIBUS PA 根 据 IEC 61158,PROFIBUS PA 能 通 过 双 绞 线 和 本 安 型 传 输 技 术 MBP (Manchester Coded; Bus Powered) 同 时 实 现 数 字 数 据 传 输 和 供 电, 这 使 得 它 在 过 程 工 业 防 爆 0 区 或 1 区 中 能 直 接 进 行 设 备 ( 如 气 动 激 励 器 磁 阀 或 用 于 测 量 和 分 析 任 务 的 传 感 器 ) 连 接 尽 管 kbit/s 的 传 输 速 率 相 对 较 低, 测 量 变 换 器 的 典 型 通 讯 时 间 仍 然 只 有 大 约 10 ms 因 此 在 实 际 应 用 中 即 使 存 在 较 大 的 工 厂 扩 展, 过 程 工 业 的 所 有 典 型 应 用 也 可 以 实 现 PROFIBUS PA 可 以 使 用 较 长 的 电 缆 ( 最 长 120 m) 以 线 形 或 树 形 结 构 配 置, 也 可 以 以 环 形 结 构 配 置 DP/PA 耦 合 器 或 DP/PA 链 路 用 于 馈 电 和 将 PROFIBUS DP 的 数 据 传 输 频 率 与 PROFIBUS PA 相 匹 配 PROFIBUS PA 亮 点 PROFIBUS DP 通 讯 协 议 PROFIBUS DP 的 冗 余 架 构 冗 余 架 构 PROFIBUS DP 可 以 选 择 采 用 冗 余 架 构 此 时 分 布 式 I/O 通 过 两 个 接 口 模 块 连 接 到 高 可 用 性 自 动 化 系 统 的 两 个 冗 余 PROFIBUS DP 支 路,PROFIBUS PA 上 的 智 能 现 场 设 备 通 过 冗 余 DP/PA 链 路 连 接 到 两 个 接 口 模 块 通 过 Y 链 路 也 可 以 在 冗 余 型 PROFIBUS DP 上 运 行 非 冗 余 PROFIBUS DP 设 备 通 过 双 绞 线 和 MBP 传 输 技 术 同 时 实 现 数 字 数 据 传 输 和 现 场 设 备 的 供 电 非 常 适 合 在 防 爆 0 区 或 1 区 中 直 接 连 接 气 动 激 励 器 磁 阀 或 用 于 测 量 和 分 析 任 务 的 传 感 器 短 于 1,900 m 的 区 段 电 缆 可 以 采 用 线 形 树 形 或 环 形 结 构 环 形 结 构 允 许 在 运 行 过 程 中 进 行 变 更, 以 及 自 动 隔 离 有 故 障 的 区 段 PROFIBUS DP 亮 点 PROFIBUS DP 通 讯 协 议 为 高 传 输 速 率 ( 最 高 达 12 Mbit/s) 和 低 反 应 时 间 设 计 的 PROFIBUS 版 本 可 达 到 较 短 的 通 讯 时 间 ( 测 量 变 换 器 典 型 值 大 约 为 10 ms) 通 过 使 用 经 过 FISCO 模 块 认 证 的 组 件 : 大 大 简 化 了 组 态 省 略 了 防 爆 线 路 计 算 使 可 运 行 设 备 的 数 量 最 大 化 现 场 设 备 的 可 交 换 性 取 决 于 制 造 商 适 于 直 接 控 制 智 能 化 现 场 设 备, 如 驱 动 装 置 电 机 启 动 器 过 程 控 制 器 或 面 板 远 程 I/O, 如 ET 200M ET 200iSP 或 ET 200S 防 爆 分 线 盒 明 显 提 高 了 每 个 总 线 段 防 爆 区 域 中 可 连 接 设 备 的 数 量 和 线 路 长 度 可 选 择 冗 余 操 作 双 芯 铜 线 用 于 最 长 达 10 km 的 网 络 (RS 485 至 防 爆 2 区, RS 485-iS 至 防 爆 1 区 ) 光 纤 用 于 长 距 离 (> 15 km) 的 故 障 敏 感 光 学 网 络, 至 防 爆 1 区 技 术 基 础 11

12 爆 炸 性 危 险 区 域 内 的 PROFIBUS 存 在 爆 炸 性 危 险 的 气 体 和 粉 尘 区 域 中 的 PROFIBUS 操 作 一 览 1) 粉 尘 环 境 : 始 终 将 组 件 安 装 在 防 护 类 型 为 IP6x 的 外 壳 中 2) 使 用 DC 10 A 标 准 电 源 3) 根 据 I 类 2 级 也 满 足 FM/UL 防 爆 区 域 内 的 PROFIBUS 为 了 能 够 在 防 爆 区 域 中 操 作 PROFIBUS, 需 要 进 行 物 理 匹 配 与 之 相 反,PROFIBUS 协 议 在 所 有 操 作 环 境 中 都 是 一 致 的 使 用 RS 485 电 子 或 光 学 传 输 技 术,PROFIBUS DP 默 认 最 高 可 用 于 防 爆 2 区 借 助 绝 缘 变 压 器 (RS 485-iS 耦 合 器 ) 和 RS 485-iS 传 输 技 术, PROFIBUS DP 可 作 为 本 安 型 现 场 总 线 用 于 防 爆 1 区 本 安 型 PROFIBUS DP 的 防 爆 型 式 是 EEx(ib) 区 域 和 类 别 / 级 别 比 较 标 准 NEC 505 NEC 500 环 境 气 体 蒸 汽 0 区 1 区 I 类,1 级 使 用 防 爆 规 格 的 DP/PA 链 路 可 以 将 PROFIBUS PA 与 PROFIBUS DP 分 离 这 样 DP/PA 耦 合 器 输 出 端 的 本 安 型 PROFIBUS PA 就 可 以 用 于 防 爆 0 区 或 1 区 的 传 感 器 和 执 行 器 它 满 足 防 爆 型 式 EEx(ia) 和 EEx(ib) 的 要 求 粉 尘 2 区 I 类,2 级 20 区 21 区 II 类,1 级 22 区 II 类,2 级 12 技 术 基 础

13 安 全 通 讯 FISCO 模 型 在 防 爆 区 域 中 重 新 设 计 或 更 改 PROFIBUS PA 时, 如 果 使 用 的 组 件 ( 防 爆 耦 合 器 导 线 现 场 设 备 总 线 终 端 ) 通 过 了 授 权 认 证 机 构 ( 如 PTB 或 UL) 根 据 FISCO(Fieldbus Intrinsically Safe Concept, 现 场 总 线 本 安 防 爆 概 念 ) 模 型 进 行 的 认 证, 就 不 需 要 进 行 昂 贵 的 防 爆 线 路 计 算 这 样 就 可 以 在 规 划 和 运 行 阶 段 节 省 大 量 成 本 同 样 在 增 加 和 拆 卸 设 备 时 也 不 再 需 要 计 算 根 据 FISCO 模 型, 如 果 涉 及 的 组 件 能 够 遵 守 规 定 的 电 压 电 流 功 率 电 感 和 电 容 极 限 值, 该 网 络 就 是 本 安 型 网 络 通 过 使 用 FISCO 许 可 的 组 件 ( 如 西 门 子 的 防 爆 DP/PA 耦 合 器 和 PA 现 场 设 备 ) 可 以 使 每 条 支 路 上 的 可 运 行 设 备 数 量 达 到 最 大 化, 并 在 更 换 设 备 和 扩 展 工 厂 时 提 高 超 越 制 造 商 的 可 变 性 使 用 PROFIsafe 的 安 全 通 讯 PROFIsafe 是 一 种 行 规, 能 够 在 下 列 设 备 之 间 实 现 安 全 PROFIBUS 通 讯 现 场 安 全 设 备 自 动 化 系 统 中 运 行 的 安 全 应 用 设 备, 该 设 备 可 满 足 以 下 最 高 要 求 - E954 规 定 的 KAT4 - IEC 规 定 的 AK6 或 SIL3 PROFIsafe 行 规 用 作 设 备 / 系 统 中 的 附 加 软 件 层, 不 会 更 改 标 准 PROFIBUS 通 讯 机 制 这 样 在 参 与 两 个 PROFIsafe 站 点 通 讯 时 就 可 以 将 标 准 组 件 ( 如 通 讯 组 件, 插 头 或 导 线 ) 无 需 更 改 地 投 入 使 用 采 用 PROFIsafe 通 过 相 同 总 线 传 输 标 准 数 据 和 安 全 数 据 可 以 通 过 总 线 系 统 利 用 独 立 于 传 输 介 质 的 网 络 组 件 进 行 通 讯, 且 不 会 发 生 冲 突 此 外 PROFIsafe 设 备 可 以 在 PROFIBUS 上 不 受 限 制 地 同 标 准 设 备 一 起 运 行, 也 可 以 选 择 冗 余 运 行 PROFIsafe 还 可 以 用 于 本 安 型 操 作 PROFIsafe 可 以 在 串 行 总 线 通 讯 中 识 别 出 大 量 可 能 的 故 障, 例 如 : 延 迟 损 失 数 据 重 复 或 错 误 顺 序 错 误 定 址 错 误 PROFIsafe 通 过 下 述 方 式 预 防 这 些 故 障 : 将 安 全 报 文 按 顺 序 编 号 为 到 达 的 报 文 及 对 其 进 行 确 认 设 置 时 间 框 架 识 别 发 送 器 和 接 收 器 附 加 数 据 备 份 (Cyclic Redundancy Check, 循 环 冗 余 校 验 ) PROFIsafe 协 议 V2 支 持 用 于 开 放 式 标 准 总 线 的 安 全 通 讯 - 即 经 过 验 证 的 PROFIBUS DP 或 PROFINET IO 技 术 基 础 13

14 使 用 GSD 和 EDD 管 理 设 备 PROFIBUS 使 用 GSD 和 EDD 管 理 设 备 使 用 GSD 和 EDD 的 有 效 工 程 在 前 几 年, 现 场 设 备 和 分 布 式 I/O 的 智 能 都 得 到 了 极 大 的 提 升 如 今 这 些 设 备 可 以 提 供 以 前 仅 能 由 控 制 器 提 供 的 一 些 功 能 和 信 息 因 此 用 于 工 程 参 数 设 置 调 试 诊 断 资 产 管 理 和 维 修 的 工 具 ( 如 SIMATIC PDM) 以 及 级 别 较 高 的 控 制 器 就 需 要 对 设 备 特 定 的 数 据 和 功 能 进 行 精 确 安 全 的 描 述, 用 于 相 互 通 讯, 例 如 应 用 功 能 的 类 型 配 置 参 数 尺 寸 单 位 极 限 值 和 缺 省 值 数 值 范 围 这 些 描 述 由 设 备 制 造 商 按 照 如 下 格 式 准 备 : 设 备 基 础 数 据 文 件 (GSD), 用 于 PROFIBUS 主 站 和 PROFIBUS 从 站 之 间 的 循 环 数 据 交 换 电 子 设 备 描 述 (EDD), 包 括 标 准 化 属 性 和 制 造 商 特 定 属 性, 用 于 非 循 环 参 数 设 置 诊 断 和 监 控 测 量 值 设 备 基 础 数 据 文 件 举 例 设 备 基 础 数 据 文 件 GSD GSD 是 ASCII 文 本 文 件, 它 借 助 强 制 和 可 选 密 码 描 述 PROFIBUS 设 备 的 通 用 和 特 定 通 讯 特 征 制 造 商 和 行 规 的 一 致 性 编 号 提 高 了 组 态 安 全, 使 得 设 备 更 换 更 加 简 单 GSD 文 件 描 述 了 用 于 循 环 通 讯 的 所 有 重 要 参 数 电 子 设 备 描 述 EDD 为 了 完 成 基 于 非 循 环 通 讯 的 任 务, 设 备 制 造 商 提 供 了 以 EDDL (Electronic Device Description Language, 电 子 设 备 描 述 语 言 ) 高 效 描 述 语 言 编 写 的 EDD, 其 中 包 含 必 要 的 设 备 信 息 无 论 设 备 简 单 还 是 复 杂, 都 可 以 使 用 EDD 这 些 任 务 包 括 工 程 调 试 诊 断 测 量 值 监 控 资 产 管 理 文 档 资 料 结 合 高 效 的 SIMATIC PDM 过 程 设 备 管 理 器, 可 以 将 操 作 员 面 板 和 操 作 员 提 示 结 合 在 一 起 编 写 非 常 方 便, 不 需 要 任 何 特 殊 知 识 在 编 写 EDD 时 也 可 以 结 合 已 有 的 EDD 行 规 描 述 和 文 本 库 进 行 14 技 术 基 础

15 互 用 性 和 互 换 性 互 用 性 PROFIBUS 的 互 用 性 允 许 用 户 在 一 个 控 制 器 上 操 作 不 同 制 造 商 制 造 的 现 场 设 备 操 作 基 础 是 设 备 描 述 GSD 和 EDD 通 过 GSD 文 件 可 以 在 组 态 时 使 用 工 程 系 统 生 成 用 于 PROFIBUS 主 站 的 通 讯 参 数 这 决 定 了 循 环 主 站 从 站 通 讯 的 属 性 和 功 能 范 围 GSD EDD 借 助 设 备 制 造 商 提 供 的 EDD 通 过 合 适 的 工 程 工 具 ( 如 SIMATIC PDM) 可 以 定 义 非 循 环 通 讯 特 定 的 设 备 参 数, 例 如 参 数 设 置 诊 断 或 测 量 值 监 控 参 数 不 同 制 造 商 生 产 的 设 备 的 互 用 性 互 换 性 PROFIBUS 主 站 通 过 设 备 的 GSD 一 致 性 编 号 识 别 制 造 商 和 连 接 在 PROFIBUS 上 的 设 备 的 PA 行 规 通 过 与 制 造 商 无 关 的 PA 行 规 可 以 轻 松 的 将 一 个 行 规 系 列 的 PROFIBUS 设 备 与 另 一 个 制 造 商 生 产 的 对 照 设 备 进 行 交 换 GSD 这 些 通 用 的 PA 行 规 可 用 于 计 数 设 备 用 于 测 量 压 力 流 量 和 物 位 的 设 备 位 置 调 节 器 分 析 仪 数 字 输 入 / 输 出 设 备 多 变 量 设 备 不 同 制 造 商 的 设 备 交 换 技 术 基 础 15

16 总 线 结 构 PROFIBUS DP 结 构 线 形 / 树 形 结 构 的 RS 485 电 子 网 络 光 环 配 置 举 例, 与 电 子 网 络 相 结 合 RS 485 电 子 网 络 简 单 经 济 的 双 导 线 传 输 技 术 RS 485 传 输 速 率 很 高, 尤 其 适 用 于 线 形 / 树 形 结 构 网 络 它 的 总 体 网 络 延 伸 低 于 光 学 网 络, 但 是 可 以 通 过 分 段 和 信 号 放 大 连 接 多 达 9 个 中 继 器 ( 取 决 于 传 输 速 率 ), 达 到 1 km (12 Mbit/s 时 ) 至 10 km (187.5 kbit/s 时 ) 的 距 离 也 可 以 使 用 诊 断 中 继 器 取 代 标 准 中 继 器 除 了 能 够 实 现 信 号 再 生, 诊 断 中 继 器 还 能 在 线 监 控 连 接 的 总 线 段 一 个 段 最 多 可 以 有 32 个 站 点 ( 主 站 / 从 站 ), 整 个 网 络 最 多 可 以 有 126 个 站 点 每 段 的 起 点 和 终 点 都 装 有 一 个 激 活 的 线 路 电 阻 器, 该 电 阻 器 可 以 集 成 在 设 备 中 ( 如 中 继 器 ), 也 可 以 用 作 激 活 的 RS 485 终 端 元 件 在 配 置 举 例 ( 上 图 ) 中 显 示 的 是 将 可 能 的 站 点 地 址 分 配 到 各 个 总 线 站 点 上 光 环 光 学 总 线 电 缆 虽 然 比 RS 485 电 子 网 络 昂 贵, 但 是 可 以 抵 抗 电 磁 干 扰, 在 传 输 速 率 为 12 Mbit/s 时 还 可 以 使 用 玻 璃 光 纤 跨 接 > 15 km 的 距 离 除 了 纯 光 学 网 络 之 外, 在 实 践 中 主 要 是 将 电 子 和 光 学 网 络 组 合, 这 样 可 以 利 用 两 种 传 输 技 术 的 优 势 在 导 线 损 坏 或 断 开 时, 光 学 网 络 的 环 形 容 错 结 构 可 以 避 免 出 现 通 讯 故 障 通 过 光 纤 链 路 模 块 (OLM, Optical Link Module) 将 电 子 总 线 段 连 接 到 光 环 中 一 个 光 环 中 最 多 允 许 集 成 122 个 OLM, 两 个 OLM 之 间 的 距 离 最 大 为 15 km 一 个 OLM 上 最 多 可 以 运 行 32 个 电 子 总 线 站 点 在 配 置 举 例 中 显 示 的 是 将 可 能 的 站 点 地 址 分 配 到 单 个 总 线 站 点 上 尽 管 OLM 适 用 于 各 个 段 和 电 子 站 点, 但 PROFIBUS 上 并 没 有 站 点 地 址 简 单 的 中 继 器 虽 然 也 是 PROFIBUS 上 的 电 子 站 点, 但 由 于 不 进 行 通 讯, 因 此 无 法 接 收 到 站 点 地 址 16 总 线 结 构

17 PROFIBUS PA 结 构 使 用 DP/PA 耦 合 器 或 DP/PA 链 路 进 行 总 线 配 置 为 了 实 现 PROFIBUS DP 和 PROFIBUS PA 之 间 的 无 阻 碍 网 络 传 输, SIMATIC 产 品 系 列 提 供 了 如 下 两 个 组 件 : DP/PA 耦 合 器 适 用 于 低 数 量 ( 数 据 传 输 ) 和 低 时 间 要 求 DP/PA 链 路 适 用 于 高 站 点 数 量 和 高 循 环 时 间 要 求 两 者 均 使 用 DC 24 V 运 行, 并 且 可 以 安 装 于 防 爆 2 区 以 下 的 运 行 环 境 之 中 可 安 装 于 S7-300 导 轨 上 DP/PA 耦 合 器 DP/PA 耦 合 器 同 时 也 是 DP/PA 链 路 的 组 成 部 分 有 两 种 类 型 可 供 选 购 : DP/PA 耦 合 器 Ex [i] ( 最 大 输 出 电 流 110 ma) 用 于 至 防 爆 1 区 的 环 境, 可 以 实 现 线 形 和 树 形 结 构 PROFIBUS PA 网 络, 不 适 用 于 冗 余 结 构 DP/PA 耦 合 器 FDC ( 最 大 输 出 电 流 1,000 ma) 用 于 至 防 爆 2 区 的 环 境, 可 以 实 现 线 形 树 形 和 环 形 结 构 PROFIBUS PA 网 络 ; 也 可 用 于 环 形 和 耦 合 器 冗 余 的 冗 余 结 构 如 果 作 为 独 立 的 网 关 工 作, 则 DP/PA 耦 合 器 会 将 PROFIBUS DP 上 的 传 输 速 率 限 制 为 kbit/s 尽 管 该 耦 合 器 是 电 子 设 备, 但 可 在 主 站 和 PROFIBUS PA 站 点 之 间 实 现 透 明 通 讯 PROFIBUS 主 站 直 接 对 PROFIBUS PA 站 点 进 行 定 址 作 为 PROFIBUS 诊 断 从 站, 已 组 态 的 DP/PA 耦 合 器 FDC 能 通 过 PROFIBUS 提 供 广 泛 的 诊 断 和 状 态 信 息, 用 于 快 速 定 位 和 排 除 故 障 该 运 行 模 式 需 要 独 立 的 PROFIBUS 地 址 DP/PA 链 路 DP/PA 链 路 是 具 有 S7-300 设 计 风 格 的 模 块 组 合, 包 括 : PROFIBUS DP 接 口 IM High Feature( 可 选 择 冗 余 方 式 ) 多 达 5 个 DP/PA 耦 合 器 (Ex[i] 或 FDC 157-0) 使 用 激 活 的 总 线 模 块 作 为 背 板 总 线, 实 现 了 在 运 行 期 间 中 插 拔 各 个 模 块 并 进 行 PROFIBUS DP 接 口 模 块 的 冗 余 配 置 可 通 过 负 载 电 源 PS 307 或 PS 305 提 供 DC 24 V 电 源 根 据 具 体 配 置 不 同, 可 使 用 一 个 或 两 个 冗 余 电 源 DP/PA 链 路 将 PROFIBUS DP 和 PROFIBUS PA 相 连, 从 而 将 传 输 速 率 分 离 因 此 PROFIBUS DP 上 的 传 输 速 率 最 高 可 达 12 Mbit/s 使 用 DP/PA 链 路 和 DP/PA 耦 合 器 的 配 置 举 例 总 线 结 构 17

18 PROFIBUS PA 结 构 PROFIBUS PA 拓 扑 结 构 : 树 形 和 线 形 具 有 防 爆 分 线 盒 的 PROFIBUS 结 构 举 例 DP/PA 链 路 在 PROFIBUS DP 中 用 作 从 站, 在 PROFIBUS PA 中 则 用 作 主 站 从 重 叠 的 控 制 器 来 看, DP/PA 链 路 是 模 块 化 从 站, 其 模 块 由 连 接 在 PROFIBUS PA 上 的 设 备 构 成 设 备 的 定 址 通 过 DP/PA 链 路 间 接 进 行, 链 路 本 身 只 需 要 一 个 站 点 地 址 与 仅 使 用 一 个 DP/PA 耦 合 器 的 方 案 相 比, 该 解 决 方 案 在 每 个 PROFIBUS 主 站 ( 控 制 器 ) 中 PA 设 备 的 速 度 和 数 量 方 面 有 很 大 优 势 重 叠 的 PROFIBUS 主 站 可 以 一 次 查 询 所 有 连 接 在 DP/PA 链 路 上 的 设 备 重 叠 的 PROFIBUS PA 不 会 影 响 PROFIBUS DP 上 的 速 度, 因 此 在 同 一 支 路 上 不 仅 可 以 运 行 PA 设 备, 也 可 以 运 行 DP 设 备, 并 且 不 会 有 任 何 性 能 损 失 在 每 个 PROFIBUS 主 站 的 123 个 DP/PA 链 路 和 每 个 链 路 的 64 台 PA 设 备 中, 数 据 收 集 使 得 多 达 7,872 台 PA 设 备 能 仅 在 一 个 PROFIBUS DP 主 站 上 运 行 除 了 具 有 单 耦 合 器 的 PROFIBUS PA 支 路 以 外, 一 个 DP/PA 链 路 上 还 可 各 自 运 行 一 个 PROFIBUS PA 环 或 者 一 个 附 带 冗 余 耦 合 器 的 PROFIBUS PA 支 路 拓 扑 结 构 PROFIBUS PA 可 以 应 用 树 形 线 形 或 环 形 拓 扑 结 构 具 有 防 爆 分 线 盒 的 结 构 通 过 将 本 安 型 和 非 本 安 型 PROFIBUS PA 进 行 电 隔 离, 不 同 制 造 商 生 产 的 防 爆 分 线 盒 都 能 够 在 DP/PA 链 路 中 的 非 本 安 型 DP/PA 耦 合 器 上 操 作 本 安 型 设 备 因 此 在 现 场 总 线 段 内 可 以 实 现 较 高 的 供 电 电 流 由 此 具 有 以 下 优 势 每 个 现 场 总 线 段 可 以 配 置 更 多 总 线 站 点 可 以 使 用 更 低 成 本 的 电 源 / 网 关 可 以 延 长 总 线 长 度 图 中 所 示 的 防 爆 分 线 盒 可 以 安 装 在 防 爆 或 22 区 中 它 提 供 了 各 40 ma 的 4 个 本 安 型 (EEx i) 防 短 路 支 路, 适 于 连 接 到 最 长 120 m 的 短 接 线 输 出 端 对 短 路 电 流 的 限 制 避 免 了 更 多 输 出 端 出 现 故 障 18 总 线 结 构

19 PROFIBUS PA 结 构 用 于 高 可 用 性 和 安 全 性 用 于 PROFIBUS PA 环 形 结 构 的 组 件 附 带 单 耦 合 器 的 线 形 结 构 每 个 PROFIBUS PA 支 路 ( 线 形 ) 各 自 连 接 至 DP/PA 网 关 的 DP/PA 耦 合 器 Ex [i] (PA 支 路 至 防 爆 1 区 ) 或 FDC (PA 支 路 至 防 爆 2 区 ) 该 网 关 可 以 在 简 单 或 冗 余 型 PROFIBUS DP 上 运 行 附 带 冗 余 耦 合 器 的 线 形 结 构 激 活 的 AFS (Active Field Splitter) 现 场 分 配 器 将 PROFIBUS PA 支 路 ( 线 形 ) 连 接 至 DP/PA 网 关 的 两 个 DP/PA 耦 合 器 FDC 157-0, 在 简 单 或 冗 余 型 PROFIBUS DP 上 运 行 AFS 会 将 PROFIBUS PA 支 路 切 换 到 两 个 冗 余 耦 合 器 中 激 活 的 那 个 上 环 形 结 构 激 活 的 AFD (Active Field Distributors) 现 场 分 配 器 通 过 4 个 防 短 路 的 短 路 线 接 口 将 PROFIBUS PA 现 场 设 备 集 成 到 带 自 动 总 线 终 端 的 PROFIBUS PA 环 上 PROFIBUS PA 环 会 连 接 至 DP/PA 网 关 的 两 个 DP/PA 耦 合 器 FDC 157-0, DP/PA 网 关 可 以 在 简 单 或 冗 余 型 PROFIBUS DP 上 运 行 高 可 用 性 PROFIBUS PA 结 构 环 形 结 构 的 特 殊 优 势 比 较 : 最 高 可 用 性 对 重 叠 系 统 的 智 能 DP/PA 耦 合 器 进 行 透 明 冗 余 管 理 在 DP/PA 耦 合 器 和 AFD 中 激 活 的 自 动 总 线 终 端 总 线 接 口 实 现 了 : - 在 短 路 或 断 路 时 自 动 无 冲 击 地 隔 离 故 障 段 - 在 运 行 中 更 改 环 形 配 置 和 仪 表 测 量 ; 添 加 或 拆 除 环 形 段 安 全 容 错 型 应 用, 设 备 和 布 线 费 用 较 低 每 个 环 上 最 多 可 以 组 态 8 个 AFD 或 31 个 PROFIBUS PA 设 备 可 以 在 运 行 中 更 换 AFD 其 它 AFD 上 的 PROFIBUS PA 设 备 功 能 不 会 因 此 受 到 影 响 总 线 结 构 19

20 PROFIBUS PA 结 构 计 算 举 例 技 术 数 据 DP/PA 耦 合 器 耦 合 器 输 出 端 的 电 压 防 爆 区 域 规 格 非 防 爆 区 域 规 格 耦 合 器 输 出 端 的 最 大 电 流 防 爆 区 域 规 格 非 防 爆 区 域 规 格 PROFIBUS PA 设 备 最 低 供 电 电 压 典 型 电 流 消 耗 PROFIBUS PA 电 缆 线 性 电 阻 13.5 V 31 V 110 ma 1,000 ma 9 V 约 12 ma 约 44 Ω/km PROFIBUS PA 段 上 可 运 行 的 设 备 数 量 取 决 于 能 耗 和 线 性 电 阻 根 据 DP/PA 耦 合 器 输 出 端 的 电 流 和 电 压, 借 助 欧 姆 定 律 很 容 易 就 可 以 得 出 设 备 最 大 数 量 和 最 大 网 络 延 伸 设 备 数 量 每 段 的 最 大 PA 设 备 数 量 = 用 于 防 爆 区 域 的 DP/PA 耦 合 器 (110 ma/12 ma): 9 台 设 备 耦 合 器 输 出 端 的 电 流 [ma] 每 台 PA 设 备 的 典 型 电 流 消 耗 [ma] 用 于 非 防 爆 区 域 的 DP/PA 耦 合 器 (1,000 ma/12 ma): 83 台 设 备, 受 PROFIBUS 标 准 限 制 在 :31 台 设 备 基 于 每 段 最 大 PA 设 备 数 量 的 导 线 长 度 每 段 的 导 线 长 度 [km] = 举 例 : 用 于 防 爆 区 域 的 DP/PA 耦 合 器 耦 合 器 输 出 端 的 电 压 [V] PA 设 备 最 低 供 电 电 压 [V] Σ PA 设 备 电 流 消 耗 [A] 线 性 电 阻 [Ω/km] (13.5 V - 9 V) / (0.11 A 44 Ω/km) 约 0.92 km 用 于 非 防 爆 区 域 的 DP/PA 耦 合 器 (31 V - 9 V) / (500 ma 44 Ω/km) (31 V - 9 V) / (1,000 ma 44 Ω/km) 约 1.00 km 约 0.50 km 低 负 载 相 应 允 许 较 大 的 导 线 长 度 根 据 PA 设 备 数 量 和 实 际 电 流 消 耗,PROFIBUS 标 准 允 许 以 下 的 最 大 长 度 : 用 于 防 爆 区 域 的 DP/PA 耦 合 器 :1.0 km 用 于 非 防 爆 区 域 的 DP/PA 耦 合 器 :1.9 km 每 段 的 最 大 延 伸 20 总 线 结 构

21 技 术 数 据 PROFIBUS DP PROFIBUS PA 数 据 传 输 RS 485 RS 485-iS Fiber-optic ( 光 纤 ) MBP 传 输 速 率 9.6 kbit/s Mbit/s 9.6 kbit/s Mbit/s 9.6 kbit/s Mbit/s kbit/s 电 缆 双 绞 线 屏 蔽 双 绞 线 屏 蔽 塑 料 以 及 多 模 和 单 模 光 纤 双 绞 线 屏 蔽 防 爆 型 式 EEx(ib) EEx(ia/ib) 拓 扑 结 构 线 形 树 形 线 形 环 形 星 形 线 形 线 形 树 形 环 形 每 个 段 的 站 点 ) 32 每 个 网 络 的 站 点 ( 含 中 继 器 ) 每 个 段 的 电 缆 长 度 取 决 于 传 输 速 率 1,200 m, 最 大 kbit/s 时 1,000 m, 最 大 kbit/s 时 400 m, 最 大 500 kbit/s 时 200 m, 最 大 1.5 Mbit/s 时 100 m,12 Mbit/s 时 1,000 m, 最 大 kbit/s 时 1) 400 m, 最 大 1) 500 kbit/s 时 1) 200 m,1.5 Mbit/s 时 最 长 80 m( 塑 料 ) 2-3 km( 多 模 光 纤 ) >12 Mbit/s 时 15 km( 单 模 光 纤 ) 1,900 m: 标 准 1,900 m:eex(ib) 1,000 m:eex(ia) RS 485 网 络 中 用 于 放 大 信 号 的 中 继 器 最 多 9 个 1) 最 多 9 个 不 重 要 不 重 要 1) 符 合 PROFIBUS 安 装 要 求 总 线 结 构 21

22 组 态 和 诊 断 组 态 组 态 和 诊 断 可 能 使 用 HW-Config 和 SIMATIC PDM 组 态 用 在 SIMATIC PCS 7 项 目 中 时, 现 场 设 备 和 分 布 式 I/O 组 件 同 用 于 PROFIBUS 主 站 ( 控 制 器 ) 通 讯 的 组 态 工 具 HW-Config 一 起 进 行 参 数 设 置 如 果 它 们 没 有 集 成 在 随 同 供 货 的 硬 件 目 录 中, 可 以 事 后 通 过 导 入 其 GSD 文 件 添 加 到 组 态 环 境 中 GSD 文 件 由 制 造 商 提 供, 如 通 过 网 上 的 PROFIBUS International ( 为 了 实 现 自 动 化 战 略, 需 要 在 连 续 功 能 图 (CFC) 图 形 组 态 工 具 中 将 描 述 设 备 功 能 的 即 插 即 用 功 能 块 与 其 它 功 能 块 互 连 这 一 即 插 即 用 功 能 块 通 常 还 包 括 一 个 面 板, 用 于 通 过 操 作 员 系 统 操 作 现 场 设 备 要 进 行 更 多 的 组 态 和 在 线 诊 断 则 需 要 使 用 SIMATIC PDM 过 程 设 备 管 理 器 1,200 多 台 西 门 子 设 备 100 多 家 全 球 制 造 商, 这 使 得 SIMATIC PDM 成 为 具 有 最 多 设 备 类 型 的 组 态 工 具 目 前 为 止 尚 不 支 持 的 设 备 也 可 以 通 过 导 入 设 备 描 述 (EDD) 简 单 集 成 多 种 诊 断 可 能 PROFIBUS 提 供 了 多 种 多 样 的 诊 断 可 能, 这 些 诊 断 可 能 可 以 分 为 以 下 类 别 : PROFIBUS 网 络 的 通 讯 和 导 线 诊 断, 尤 其 适 用 于 识 别 接 线 故 障 智 能 化 现 场 设 备 的 诊 断 信 息, 用 于 维 护 和 故 障 排 除 22 组 态 和 诊 断

23 诊 断 通 讯 诊 断 和 导 线 诊 断 可 以 使 用 许 多 不 同 制 造 商 的 软 件 工 具 进 行 通 讯 和 导 线 诊 断 这 些 工 具 可 以 通 过 PC/ 笔 记 本 电 脑 接 口 直 接 连 接 到 PROFIBUS 网 络 中 ( 如 Amprolyzer), 为 调 试 人 员 和 维 修 人 员 提 供 广 泛 的 总 线 诊 断 和 总 线 分 析 功 能, 如 : 报 文 记 录 和 说 明 自 动 识 别 传 输 速 度 所 有 总 线 站 点 的 寿 命 列 表 所 有 总 线 站 点 的 当 前 状 态 一 览 总 线 事 件 的 静 态 分 析 为 连 接 PROFIBUS DP 段 和 RS 485 技 术 而 提 供 的 诊 断 中 继 器 将 两 种 功 能 组 合 在 了 一 台 设 备 中 : 连 接 和 扩 展 电 子 网 络, 包 括 段 的 信 号 再 生 和 电 势 分 离 由 连 接 的 段 对 电 子 总 线 进 行 在 线 故 障 监 控 出 现 故 障 时 诊 断 中 继 器 向 PROFIBUS 主 站 发 送 的 诊 断 报 告 包 括 故 障 原 因 - 线 路 中 断 - 短 路 - 终 端 电 阻 器 缺 失 - 站 点 过 多 或 过 远 等 等 故 障 位 置 的 详 细 说 明 智 能 现 场 设 备 诊 断 连 接 在 总 线 上 的 设 备 出 现 故 障 时,PROFIBUS 的 标 准 化 诊 断 机 制 使 得 这 些 故 障 能 够 得 到 快 速 识 别 和 排 除 现 场 设 备 的 诊 断 报 告 也 可 用 于 预 防 性 维 护, 例 如 如 果 在 设 备 出 现 故 障 之 前 已 经 识 别 出 异 常, 就 可 以 及 时 引 入 预 防 性 维 护 措 施 如 果 在 设 备 中 ( 由 于 电 容 物 位 传 感 器 污 染 等 ) 出 现 故 障 或 是 需 要 维 护, 就 会 传 输 诊 断 信 息 和 发 送 报 告 给 进 行 SIMATIC PCS 7 资 产 管 理 的 操 作 员 站 和 维 修 站 可 以 经 由 制 造 商 的 EDD 通 过 SIMATIC PDM 准 备 更 多 诊 断 信 息, 提 供 PROFIBUS 的 设 备 详 细 状 况 这 些 信 息 包 括 : 生 产 日 期 运 行 时 间 计 数 器 制 造 商 说 明 为 了 避 免 给 设 备 的 循 环 数 据 交 换 增 加 不 必 要 的 负 担, 这 些 信 息 通 过 非 循 环 机 械 控 制, 在 数 据 量 较 大 时 会 自 动 分 配 给 多 个 总 线 循 环 作 为 PROFIBUS 诊 断 从 站, 已 组 态 的 DP/PA 耦 合 器 FDC 能 通 过 PROFIBUS 提 供 广 泛 的 诊 断 和 状 态 信 息, 用 于 快 速 定 位 和 排 除 故 障 : I&M 数 据 ( 识 别 和 维 护 ) 主 电 缆 上 的 电 流 值 与 电 压 值 冗 余 状 态 断 线 短 路 信 号 电 平 为 此 每 一 个 DP/PA 耦 合 器 FDC 均 需 要 有 一 个 独 立 的 PROFIBUS 地 址 组 态 和 诊 断 23

24 PROFIBUS 循 环 时 间 及 其 计 算 20 ms 使 用 PROFIBUS PA 的 循 环 时 间 应 用 实 例 PROFIBUS 循 环 时 间 和 设 备 的 反 应 时 间 迅 速 收 集 测 量 数 据 对 于 灵 敏 的 控 制 过 程 尤 其 重 要 为 了 确 保 能 长 期 按 照 时 间 顺 序 处 理 测 量 值 ( 读 取 处 理 输 出 ), PROFIBUS 的 循 环 速 度 必 须 是 控 制 器 处 理 循 环 速 度 的 两 倍 在 循 环 观 察 过 程 控 制 工 艺 任 务 时, 由 于 数 据 传 输 速 度 较 高, 通 常 设 备 中 的 PROFIBUS DP 与 DP 和 PA 属 性 可 以 一 起 忽 略, 这 样 处 理 周 期 就 主 要 通 过 PROFIBUS PA 决 定 PROFIBUS PA 的 循 环 周 期 由 DP/PA 链 路 上 连 接 的 设 备 数 量 和 用 于 循 环 设 备 数 据 传 输 的 设 备 特 定 传 输 时 间 来 确 定 此 外 在 循 环 中 还 可 以 保 留 非 循 环 通 讯 时 间 窗 口 PROFIBUS 循 环 时 间 的 的 计 算 公 式 和 举 例 见 右 侧 在 应 用 实 例 中 ( 见 上 图 )PROFIBUS PA 的 整 个 循 环 时 间 为 80 ms 根 据 过 程 要 求 可 以 将 控 制 器 的 处 理 周 期 设 置 在 最 低 160 ms 在 示 例 中 还 预 留 了 20 ms 的 额 外 循 环 通 讯 时 间, 用 于 从 主 站 传 输 非 循 环 参 数 和 诊 断 数 据 变 量 ( 如 压 力 或 温 度 ) 传 输 需 要 10 ms, 每 个 附 加 变 量 需 要 大 约 1 至 2 ms PROFIBUS DP 循 环 时 间 (DPt): DPt = NbDP [OvPB + BitDP (NbE + NbA)] / BdsDP 例 如 对 于 30 DP 从 站 : DPt = 14.2 ms = 30 [317 bit + 11 bit/byte (244 byte byte)]/12 Mbit/s PROFIBUS PA 循 环 时 间 (PAt): PAt = NbPA [OvPB + BitPA NbByte] / BdsPA 例 如 对 于 1 个 PA 从 站 : PAt = 11.4 ms = 1 [317 bit + 8 bit/byte 5 byte)] /31.25 kbit/s PROFIBUS 循 环 时 间 的 计 算 PROFIBUS DP 从 站 数 量 NbDP NbPA PROFIBUS PA PROFIBUS 一 般 性 报 文 OvPB = 317 bit OvPB = 317 bit 数 据 格 式 BitDP = 11 bit/byte BitPA = 8 bit/byte 字 节 数 典 型 值 NbByte = 5 byte 输 入 端 NbE = 最 大 244 byte 输 出 端 NbA = 最 大 244 byte 数 据 传 输 速 率 BdsDP = 12 Mbit/s BdsPA = kbit/s 24 组 态 和 诊 断

25 应 用 举 例 Norsk Hydro Energy 石 油 和 天 然 气 平 台, 挪 威 要 求 Norsk Hydro Energy 经 营 着 北 海 最 大 的 石 油 和 天 然 气 生 产 平 台 该 公 司 要 在 生 产 过 程 中 对 这 些 平 台 进 行 现 代 化 改 造 目 标 是 将 现 有 的 TELEPERM M 系 统 逐 渐 转 换 为 SIMATIC PCS 7 解 决 方 案 优 势 工 厂 的 整 个 现 代 化 改 造 都 是 在 生 产 过 程 中 进 行 的, 不 需 要 中 断 开 采 过 程 通 过 PROFIBUS 将 大 量 的 测 量 点 连 接 在 了 一 起 因 为 现 有 的 SIMATIC S5 I/O 设 备 仍 然 可 以 继 续 使 用, 从 而 为 Norsk Hydro Energy 节 省 了 高 额 投 资 费 用 Norsk Hydro Energy 使 用 SIMATIC PCS 7 过 程 控 制 系 统 实 现 石 油 平 台 的 自 动 化 通 讯 则 通 过 PROFIBUS 进 行 因 此 组 态 的 工 厂 结 构 到 现 场 层 都 是 完 全 通 用 的 除 了 分 布 式 标 准 I/O 之 外, 在 PROFIBUS 上 还 采 用 了 安 全 的 输 入 / 输 出 I/O PROFIBUS 以 其 总 线 结 构 满 足 了 所 描 述 应 用 领 域 的 所 有 必 要 前 提 图 片 来 源 :Terje Knudsen for Norsk Hydro 应 用 举 例 25

26 Bitburger 啤 酒 厂, 德 国 要 求 在 Bitburger 每 天 会 生 产 出 20 万 瓶 不 同 种 类 的 啤 酒 从 1992 年 起,Bitburger Brauerei Th. Simon GmbH 就 已 经 开 始 使 用 PROFIBUS 的 自 动 化 解 决 方 案 应 使 用 PROFIBUS PA 进 行 工 厂 的 现 代 化 改 造, 在 1997 年 发 酵 和 储 存 流 程 的 自 动 化 中 PROFIBUS PA 已 经 证 明 了 自 己 的 价 值 解 决 方 案 工 厂 使 用 SIMATIC 实 现 自 动 化 通 过 PROFIBUS 在 控 制 器 和 过 程 I/O 设 备 之 间 进 行 通 讯 智 能 现 场 设 备 则 通 过 PROFIBUS PA 相 互 连 接 优 势 由 于 PROFIBUS 能 够 实 现 多 用 户 系 统, 因 此 特 别 适 合 这 一 项 目 为 了 保 证 已 投 入 的 资 金, 可 以 将 现 有 的 工 厂 部 分 与 新 的 工 厂 部 分 很 好 的 连 接 在 一 起, 在 不 影 响 其 它 通 讯 站 点 的 条 件 下 实 现 PROFIBUS PA 设 备 的 耦 合 和 脱 离 与 传 统 工 艺 相 比, 使 用 PROFIBUS 可 以 节 省 超 过 50% 的 成 本 此 外, 通 过 PROFIBUS 实 现 的 通 用 现 场 通 讯 为 Bitburger 带 来 了 更 多 优 势 除 了 高 测 量 值 精 确 度 和 整 个 工 厂 一 致 的 数 据 管 理 之 外, 这 些 优 势 还 包 括 有 效 的 诊 断 维 修 和 维 护 26 应 用 举 例

27 用 于 PROFIBUS 的 西 门 子 过 程 I/O 用 于 PROFIBUS 的 西 门 子 过 程 I/O 分 布 式 I/O 分 布 式 I/O 设 备 PA DP PDM safety 设 备 描 述 功 能 4 4 ET 200M 模 块 化 远 程 I/O 系 统, 配 有 多 通 道 模 块 ; 防 护 等 级 IP20 PROFIBUS 上 的 传 输 速 率 至 12MBit/s 可 以 实 现 冗 余 PROFIBUS 接 口 连 接 可 安 装 在 防 爆 2 区 或 22 区, 连 接 执 行 器 和 传 感 器 后 也 可 安 装 在 防 爆 1 区 或 21 区 4 ET 200iSP 本 安 型 模 块 化 远 程 I/O 系 统, 采 用 固 定 布 线 ; 防 护 等 级 IP30 PROFIBUS 上 的 传 输 速 率 至 1.5 Mbit/s 可 以 实 现 冗 余 PROFIBUS 接 口 连 接 可 直 接 安 装 在 防 爆 1 区 2 区 21 区 或 22 区, 连 接 传 感 器 / 执 行 器 后 也 可 安 装 在 防 爆 0 区 可 在 运 行 过 程 中 更 换 各 个 模 块, 不 会 产 生 火 花 采 用 S7-300 结 构 技 术 的 I/O 模 块 ( 每 个 站 点 多 达 12 个 ): DI DO DI/DO AI AO 信 号 模 块 ( 简 单 具 有 诊 断 能 力 冗 余 和 防 爆 规 格 ) 功 能 模 块 ( 控 制 器 计 数 器 ) HART 模 块 (AI AO ; 也 可 采 用 防 爆 规 格 ) 适 用 于 安 全 应 用 的 故 障 安 全 模 块 : F-DI F-DO 和 F-AI 支 持 进 行 在 线 更 改 : 添 加 站 点 添 加 I/O 模 块 设 置 参 数 电 子 模 块 ( 每 个 站 点 可 达 32 个 ): DI NAMUR 和 DO AI, 用 于 通 过 电 阻 温 度 计 / 热 电 偶 进 行 温 度 测 量 AO AI HART( 用 于 2 线 和 4 线 测 量 变 送 器 ) 和 AO HART 支 持 进 行 在 线 更 改 : 添 加 站 点 为 站 点 添 加 模 块 对 模 块 重 新 进 行 参 数 设 置 4 4 ET 200S 结 构 非 常 紧 凑 的 位 模 块 化 远 程 I/O 系 统, 采 用 固 定 布 线 ; 防 护 等 级 IP20 PROFIBUS 上 的 传 输 速 率 至 12MBit/s 可 安 装 在 防 爆 2 区 或 22 区 4 4 ET 200pro 小 型 模 块 化 远 程 I/O 系 统, 采 用 固 定 布 线, 通 过 接 口 模 块 进 行 连 接 ; 防 护 等 级 IP65/66/67 PROFIBUS 上 的 传 输 速 率 至 12MBit/s 电 子 模 块 ( 每 个 站 点 可 达 63 个 ) 以 及 7.5 kw 以 下 的 电 机 起 动 器 : DI DO AI 和 AO 信 号 模 块 电 机 起 动 器 集 成 的 变 频 器 功 率 范 围 至 4kW 适 用 于 安 全 应 用 的 故 障 安 全 模 F-DI F-DO 以 及 故 障 安 全 型 电 机 起 动 器 支 持 进 行 在 线 更 改 添 加 站 点 电 子 模 块 ( 每 个 站 点 可 达 16 个 ) DI DO AI 和 AO 信 号 模 块 适 用 于 安 全 应 用 的 故 障 安 全 模 块 :F-DI 和 F-DI/DO 电 机 起 动 器 变 频 器 功 率 可 达 1.1kW 用 于 栏 2-5 的 缩 略 符 号 : PA: 可 连 接 至 PROFIBUS PA DP: 可 连 接 至 PROFIBUS DP PDM: 使 用 SIMATIC PDM 设 置 参 数 safety: 使 用 PROFIsafe 行 规 用 于 PROFIBUS 的 西 门 子 过 程 I/O 27

28 驱 动 装 置 PA DP PDM safety 设 备 描 述 应 用 范 围 电 机 管 理 4 4 SIMOCODE pro 电 机 管 理 与 控 制 设 备 可 通 过 PCS 7 块 库 集 成 到 SIMATIC PCS 7 中 模 块 化 电 机 管 理 系 统, 用 于 低 压 区 域 转 速 恒 定 的 电 机 功 率 范 围 0.1 至 700 kw 电 压 最 高 为 AC 690 V 电 机 额 定 电 流 最 高 820 A 通 过 扩 展 模 块 可 进 行 功 能 扩 展 可 用 在 移 动 运 输 抽 吸 或 密 封 固 体 液 体 和 气 体 材 料 的 地 方, 例 如 用 于 泵 和 风 扇 压 缩 机 挤 出 机 和 混 料 机 磨 粉 机 变 频 器 4 MICROMASTER 4 可 通 过 PCS 7 块 库 集 成 到 SIMATIC PCS 7 中 具 有 较 高 动 力 的 标 准 变 频 器, 用 于 转 速 可 变 的 AC 电 机 和 减 速 电 机 功 能 范 围 0.12 至 250 kw 电 压 200 至 600 V 可 通 用, 尤 其 适 用 于 运 行 泵 和 风 扇 传 送 技 术 4 SIMOVERT MASTERDRIVES VC 和 MC 模 块 化 变 频 器, 用 于 转 速 可 变 的 高 精 度 AC 电 机 ( 单 个 或 多 个 电 机 驱 动 装 置 ) 装 有 矢 量 控 制 系 统 的 交 流 驱 动 装 置, 用 于 持 续 过 程 控 制 用 于 循 环 高 动 态 机 器 的 伺 服 驱 动 装 置 功 率 范 围 0.55 至 2,300 kw 电 压 最 高 为 AC 690 V 可 用 于 所 有 行 业 的 高 效 驱 动 解 决 方 案 ( 包 括 恶 劣 的 操 作 环 境 ), 例 如 炼 钢 厂 和 轧 钢 厂 造 纸 业 塑 料 工 业 木 材 和 纺 织 品 加 工 传 送 技 术 4 SIMOREG DC Master 用 于 直 流 电 机 的 高 动 态 变 频 器 功 率 范 围 6.3 至 2,000 kw 电 压 400 至 830 V 电 流 控 制 时 间 和 扭 矩 控 制 时 间 10 ms 冗 余 驱 动 解 决 方 案 最 大 18,000 A 用 于 标 准 应 用, 也 可 用 于 高 效 解 决 方 案, 尤 其 适 用 于 : 造 纸 与 印 刷 业 橡 塑 工 业 起 重 装 置 的 驱 动 钢 铁 工 业 ( 剪 板 驱 动 ) 轧 钢 驱 动 4 4 SINAMICS G120/G120D 模 块 化 变 频 器, 用 于 转 速 可 变 的 AC 电 机 和 减 速 电 机 功 率 范 围 0.37 至 132 kw 电 压 范 围 380V 至 690 V Vector Control 安 全 集 成 功 能 电 网 方 向 的 能 量 回 馈 G120D IP65 最 高 7.5 kw 通 用 于 许 多 行 业, 如 机 械 制 造 汽 车 和 纺 织 品 工 业 尤 其 适 用 于 泵 和 风 扇 传 送 技 术 包 装 机 械 28 用 于 PROFIBUS 的 西 门 子 过 程 I/O

29 驱 动 装 置 PA DP PDM safety 设 备 描 述 应 用 范 围 变 频 器 4 SINAMICS G130/G150 大 功 率 变 频 器, 用 于 转 速 可 变 的 单 个 驱 动 装 置 操 作 简 单 噪 音 低, 结 构 紧 凑 作 为 标 准 开 关 柜 或 安 装 模 块 功 率 范 围 75 至 1,500 kw 4 SINAMICS S120 模 块 化 驱 动 系 统, 用 于 高 要 求 驱 动 任 务 单 轴 和 多 轴 应 用 必 要 时 可 以 回 馈 用 于 腐 蚀 性 环 境 的 液 体 冷 却 规 格 功 率 范 围 0.12 至 4,500 kw 4 SINAMICS S150 变 频 器 柜 机 设 备, 用 于 高 要 求 单 独 驱 动 装 置 标 准 电 源 反 馈 功 能,4 象 限 运 行 抗 电 源 电 压 波 动 对 电 网 几 乎 没 有 反 作 用 功 率 范 围 75 至 1,200 kw 4 DYNAVERT T 用 于 化 工 和 石 化 行 业 的 特 定 变 频 器 具 有 热 敏 关 机 功 能, 适 用 于 1 区 和 2 区 的 防 爆 电 机 具 备 1 区 和 2 区 的 防 爆 电 机 ATEX 认 证 功 率 范 围 4 至 3,800 kw 可 用 在 移 动 运 输 抽 吸 或 密 封 固 体 液 体 和 气 体 材 料 的 地 方, 例 如 用 于 泵 和 风 扇 挤 出 机 混 炼 机 压 缩 机 磨 粉 机 高 动 态 多 轴 应 用, 如 轧 钢 机 造 纸 机 试 验 台 液 体 冷 却 设 备 : 使 用 地 点 的 空 气 具 有 腐 蚀 性 或 含 盐, 例 如 过 程 工 业 或 造 船 业 适 用 于 试 验 台 电 梯 吊 车 横 切 机 和 横 剪 机 输 送 带 压 机 电 缆 绞 车 离 心 机 用 于 驱 动 任 务 的 行 业 解 决 方 案 : 化 工 石 化 石 油 和 天 然 气 4 ROBICON Perfect Harmony 结 构 最 紧 凑 的 中 压 变 频 器 通 过 冗 余 配 置 方 案 达 到 最 高 可 用 性 有 益 于 电 网 和 电 机, 谐 波 极 小 功 率 范 围 150 kw 至 100 MW 适 用 于 泵 风 扇 压 缩 机 挤 出 机 搅 拌 机 混 炼 机 磨 粉 机 震 动 器 推 进 器 压 机 用 于 PROFIBUS 的 西 门 子 过 程 I/O 29

30 驱 动 装 置 PA DP PDM safety 设 备 描 述 应 用 范 围 变 频 器 4 SINAMICS GM150 用 于 中 压 区 域 单 个 驱 动 装 置 的 变 频 器 节 省 空 间 的 柜 机 设 备 操 作 简 单 维 护 功 能 功 率 范 围 600 kw 至 27 MW 适 用 于 泵 风 扇 压 缩 机 挤 出 机 搅 拌 机 混 炼 机 磨 粉 机 震 动 器 推 进 器 压 机 4 SINAMICS SM150 用 于 高 要 求 中 压 驱 动 任 务 的 解 决 方 案 单 电 机 和 多 电 机 驱 动 装 置 标 准 电 源 反 馈 功 能,4 象 限 运 行 可 在 发 生 器 运 行 驱 动 轴 和 电 机 运 行 驱 动 轴 之 间 进 行 功 率 交 换 功 率 范 围 5 至 30 MW 4 SINAMICS GL150 用 于 高 功 率 同 步 电 机 的 单 驱 动 装 置 特 别 适 用 于 100 MW 以 下 的 同 步 电 机 设 计 紧 凑 运 行 极 其 可 靠, 几 乎 免 维 护 应 用 重 点 : 轧 钢 驱 动 升 降 篮 带 式 输 送 机 试 验 台 驱 动 适 用 于 压 缩 机 泵 挤 出 机 高 炉 鼓 风 机 推 进 器 磨 粉 机 30 用 于 PROFIBUS 的 西 门 子 过 程 I/O

31 测 量 仪 PA DP PDM safety 设 备 描 述 应 用 范 围 流 量 SITRANS F C MASSFLO MASS 6000 在 科 氏 规 格 中 通 用 的 流 量 计 测 量 与 过 程 条 件 过 程 参 数 ( 如 温 度 密 度 压 力 黏 度 导 电 能 力 和 流 量 ) 等 的 变 化 无 关 质 量 流 量 计 用 于 测 量 各 种 类 型 的 液 体 和 气 体 主 要 应 用 领 域 : 供 水 和 废 水 处 理 化 工 和 制 药 石 油 和 天 然 气 工 业 食 品 和 饮 料 行 业 SITRANS F M MAGFLO MAG 6000 在 磁 感 应 规 格 中 通 用 的 流 量 计 适 用 于 几 乎 所 有 的 导 电 液 体 沉 淀 物 稠 液 和 浆 料 主 要 应 用 领 域 : 供 水 和 废 水 处 理 化 工 和 制 药 食 品 和 饮 料 行 业 钢 铁 工 业 4 4 SITRANS FM Transmag 2 在 包 含 定 期 更 换 领 域 的 磁 感 应 设 计 中 通 用 的 流 量 计 由 于 高 磁 场 强 度, 尤 其 适 用 于 固 体 含 量 高 的 介 质, 例 如 : 浓 度 > 3% 的 纸 浆 和 纤 维 素 矿 用 泥 浆 ( 高 度 浓 缩 / 含 有 磁 性 颗 粒 ) 4 4 SIFLOW FC070 科 氏 流 量 测 量 变 换 器, 用 于 质 量 流 量 容 积 流 量 密 度 温 度 和 分 馏 流 量 的 精 确 多 参 数 测 量 S 组 件 用 于 ET 200M 中 的 操 作 直 接 集 成 在 SIMATIC S7/PCS 7 中 Plug-and-Play- 能 性 以 SENSORPROM 为 基 础 通 用 于 液 体 和 气 体 的 流 量 测 量, 精 度 高 主 要 应 用 领 域 : 食 品 和 饮 料 行 业 化 工 和 制 药 石 油 和 天 然 气 工 业 供 水 和 废 水 处 理 压 力 SITRANS P DS III 数 字 压 力 测 量 转 换 器, 精 度 高, 并 具 有 广 泛 的 诊 断 和 模 拟 功 能 测 量 范 围 从 1 mbar (DS III) 或 8mbar (P300) 至 400 bar 测 量 相 对 压 力 绝 对 压 力 物 位 (P300) 以 及 附 加 压 差 和 流 量 (DS III) 4 4 SITRANS P300 P300 系 列 在 结 构 上 尤 其 满 足 食 品 制 药 工 业 以 及 生 物 技 术 的 特 殊 要 求 在 腐 蚀 性 和 非 腐 蚀 性 气 体 蒸 汽 和 液 体 中, 也 可 承 受 极 端 的 化 学 和 机 械 负 载 或 极 强 的 电 磁 影 响 也 适 用 于 防 爆 1 区 或 21 区 用 于 PROFIBUS 的 西 门 子 过 程 I/O 31

32 测 量 仪 PA DP PDM safety 设 备 描 述 应 用 范 围 温 度 4 4 SITRANS TH400 PA 数 字 测 量 变 换 器, 具 有 不 同 的 诊 断 和 模 拟 功 能 收 集 信 号, 包 括 电 阻 温 度 计 电 阻 传 感 器 热 电 偶 电 压 传 感 器 温 度 测 量 转 换 器 适 用 于 所 有 领 域 适 用 于 安 装 在 B 型 接 线 头 中 也 适 用 于 防 爆 1 区 或 21 区 适 用 于 冗 余 测 量 雷 达 物 位 4 4 SITRANS LR 200 双 导 线 脉 冲 雷 达 ( 闭 环 电 流 ), 用 于 经 济 有 效 的 物 位 测 量 在 恶 劣 的 环 境 条 件 下, 对 储 存 罐 或 简 易 过 程 容 器 中 的 液 体 物 位 进 行 免 接 触 测 量, 尤 其 是 在 化 工 和 制 药 工 业 中 4 4 SITRANS LR 250 双 导 线 脉 冲 雷 达, 用 于 物 位 测 量 和 容 积 测 量 测 量 范 围 最 大 至 20 m LUI(Local User Interface, 本 地 用 户 界 面 ), 包 括 图 形 显 示 器 手 动 编 程 设 备 4 4 SITRANS LR 300 在 极 端 的 过 程 条 件 下, 用 于 免 接 触 测 量 液 体 和 浆 料 物 位 的 导 电 脉 冲 雷 达 测 量 范 围 最 大 至 20 m 对 高 温 高 压 下 储 存 容 器 中 的 液 体 和 浆 料 进 行 持 续 监 控 非 常 适 用 于 小 型 容 器 和 介 质 常 数 很 低 的 介 质 也 是 在 极 端 的 过 程 和 环 境 条 件 下, 用 于 储 存 罐 过 程 容 器 反 应 器 中 的 液 体 和 浆 料 主 要 应 用 领 域 : 化 工 石 化 和 制 药 4 4 SITRANS LR 400 性 能 强 大 的 FMCW 物 位 雷 达, 用 于 较 大 的 检 测 范 围 和 极 端 的 过 程 条 件 用 于 在 困 难 条 件 下 测 量 液 体 测 量 范 围 最 大 至 50 m 可 选 择 清 洁 系 统 免 接 触 测 量 液 体 和 粒 状 物 料 的 物 位, 尤 其 是 针 对 灰 尘 滋 生 严 重 的 地 方 和 低 介 质 常 数 的 液 体 主 要 应 用 领 域 : 生 产 和 处 理 灰 尘 滋 生 比 较 严 重 的 产 品, 例 如 水 泥 煤 炭 面 粉 4 4 SITRANS LR 460 性 能 强 大 的 FMCW 物 位 雷 达, 用 于 较 大 的 检 测 范 围 和 极 端 的 过 程 条 件, 共 有 两 种 独 立 规 格 : 用 于 测 量 液 体 的 液 位 尤 其 适 用 于 粒 状 物 料 测 量 范 围 最 大 至 100 m 可 选 择 清 洁 系 统 用 于 液 体 的 免 接 触 物 位 测 量 主 要 应 用 领 域 : 装 有 液 体 的 高 储 存 罐, 装 有 搅 拌 装 置 的 过 程 容 器, 会 蒸 发 的 液 体, 高 温 介 质 常 数 很 低 的 介 质 32 用 于 PROFIBUS 的 西 门 子 过 程 I/O

33 测 量 仪 PA DP PDM safety 设 备 描 述 应 用 范 围 电 容 物 位 4 4 Pointek CLS 200/300 耐 化 学 变 化 的 电 容 物 位 开 关 具 备 反 频 移 工 艺, 可 以 应 用 在 恶 劣 环 境 中 ( 例 如 相 对 较 高 的 压 力 和 温 度 下 ) 以 下 材 料 的 物 位 测 量 ( 极 限 状 态 ) 液 体 和 隔 离 层 精 细 的 粒 状 材 料 ( 粉 末 粒 料 ) 浆 料 和 泡 沫 粘 性 材 料 (CLS 300) 简 单 的 泵 控 制 (CLS 200) 4 4 SITRANS LC 300 高 精 度 经 济 型 电 容 物 料 测 量 仪 适 用 于 液 体 和 粒 状 物 料, 在 湿 度 蒸 汽 泡 沫 温 度 或 压 力 变 化 以 及 沉 积 物 中 也 可 使 用, 尤 其 适 用 于 化 工 和 制 药 食 品 和 饮 料 行 业 超 声 波 物 位 4 4 SITRANS Probe LU 紧 凑 型 双 导 线 超 声 波 测 量 仪, 用 于 储 存 罐 和 简 易 过 程 容 器 中 的 液 体 物 位 和 容 量 测 量, 也 可 用 于 开 放 水 槽 的 流 量 测 量 持 续 测 量 最 大 至 12 m 液 体 的 免 接 触 物 位 容 量 和 流 量 测 量, 尤 其 适 用 于 供 水 和 废 水 处 理 工 业 以 及 几 乎 所 有 工 业 领 域 的 液 体 材 料 储 存 4 4 MultiRanger 100/200 通 用 的 单 通 道 或 多 通 道 超 声 波 测 量 变 换 器, 用 于 较 短 或 中 等 测 量 区 域 与 耐 化 学 变 化 的 Echomax 传 感 器 兼 容, 能 在 最 高 达 145 C 的 温 度 下 使 用 免 接 触 物 位 容 量 和 流 量 测 量, 适 用 于 几 乎 所 有 工 业 领 域 的 液 体 浆 料 和 粒 状 物 料 4 4 HydroRanger 200 用 于 最 多 6 个 泵 的 超 声 波 测 量 转 换 器, 能 够 实 现 开 放 水 槽 中 的 物 位 控 制 差 值 测 量 和 流 量 测 量 能 够 监 控 最 深 达 15 m 的 任 意 浓 度 的 水 和 废 水 主 要 应 用 领 域 : 泵 杆 溢 流 堰 通 道 和 的 计 算 控 制 监 控 4 SITRANS LU 01/02/10 超 声 波 测 量 转 换 器, 用 于 在 最 大 达 60 m 的 范 围 内 对 液 体 和 粒 状 物 料 进 行 物 位 测 量 传 感 器 间 距 最 大 365 m 兼 容 Echomax 传 感 器 对 物 位 空 洞 容 量 或 中 间 值 / 差 值 进 行 免 接 触 测 量, 尤 其 适 用 于 在 不 同 形 状 大 小 和 结 构 的 容 器 中 储 存 的 液 体 粒 状 物 料 或 混 合 物 4 SITRANS LUC 500 用 于 监 控 和 管 理 供 水 / 废 水 处 理 的 整 体 系 统, 包 括 最 大 达 15 m 的 精 密 超 声 波 物 位 测 量 以 及 开 放 水 槽 / 管 道 中 可 靠 的 流 量 测 量 监 控 和 管 理 供 水 设 备 和 废 水 收 集 系 统 用 于 PROFIBUS 的 西 门 子 过 程 I/O 33

34 过 程 控 制 器 和 位 置 调 节 器 过 程 监 控 称 量 和 配 料 系 统 过 程 控 制 器 PA DP PDM safety 设 备 描 述 应 用 范 围 4 4 SIPART DR 19/21 标 准 的 紧 凑 型 控 制 器, 作 为 持 续 和 步 进 控 制 器 大 量 的 预 定 义 功 能, 用 于 控 制 工 艺 过 程, 应 用 时 无 需 编 程 知 识 或 辅 助 工 具 位 置 调 节 器 4 4 SIPART PS2 电 动 气 动 位 置 调 节 器 集 成 有 大 量 诊 断 功 能, 提 供 阀 门 和 驱 动 装 置 的 状 态 信 息 附 带 自 我 调 节 的 自 动 调 试 功 能, 用 于 快 速 的 适 应 各 个 仪 表 通 过 升 降 驱 动 和 回 转 驱 动 装 置 实 现 对 阀 门 和 闸 板 的 高 精 度 控 制, 也 可 用 于 有 爆 炸 危 险 的 操 作 环 境 1 区 或 21 区 过 程 监 控 SITRANS DA400 用 于 监 控 隔 膜 活 塞 泵 的 声 学 传 感 器 最 多 可 以 持 续 同 时 和 独 立 监 控 泵 的 四 个 输 送 阀 的 泄 漏 情 况, 同 时 监 控 另 外 四 个 入 口 的 标 准 信 号 在 运 行 中 的 每 个 阶 段 都 应 观 察 摆 动 式 容 积 泵 的 状 态 称 量 和 配 料 系 统 4 SIWAREX M/U/FTA/FTC SIWAREX 称 量 系 统 包 括 称 量 处 理 器 SIWAREX M U FTA 或 FTC( 可 在 ET 200M 中 操 作 ) 单 个 或 多 个 定 量 给 料 机 可 用 于 整 个 生 产 流 程 : 容 器 平 台 车 辆 和 配 料 称 量 称 重 架 填 充 设 备 输 送 带 4 Milltronics BW 500 高 性 能 测 量 转 换 器, 用 于 皮 带 秤 和 配 料 用 皮 带 秤 可 用 于 最 多 四 个 DMS 定 量 给 料 机 的 所 有 皮 带 秤 处 理 重 量 和 速 度 信 号, 用 于 精 密 显 示 粒 状 物 料 的 传 输 数 量 和 总 量 4 Milltronics SF 500 用 于 放 电 流 量 计 的 高 性 能 测 量 转 换 器 适 用 于 最 多 装 有 两 个 DMS 定 量 给 料 机 或 LVDT 传 感 器 的 所 有 放 电 流 量 计 处 理 传 感 器 信 号, 用 于 精 密 计 算 流 量 和 总 量 34 用 于 PROFIBUS 的 西 门 子 过 程 I/O

35 气 体 分 析 PA DP PDM safety 设 备 描 述 应 用 范 围 气 体 分 析 CALOMAT 6 通 过 导 热 过 程 精 确 确 定 过 程 气 体 的 构 成 和 浓 度 ULTRAMAT 23 经 济 型 多 组 件 NDIR 分 析 仪, 适 用 于 大 量 的 标 准 应 用 例 如 测 量 高 炉 煤 气 和 二 氧 化 碳 混 合 物 中 氢 气 和 惰 性 气 体 的 浓 度 例 如 用 于 烟 气 监 控 燃 烧 改 进, 或 安 装 测 量 氧 气 的 电 化 学 室 用 于 室 内 空 气 监 控 ULTRAMAT 6 用 于 测 量 的 分 析 仪 器, 最 多 由 四 个 红 外 组 件 组 成 可 应 用 于 所 有 领 域, 从 放 射 性 测 量 到 有 高 腐 蚀 性 气 体 的 生 产 过 程 OXYMAT 6 耐 腐 蚀 的 氧 气 分 析 仪, 适 用 于 恶 劣 环 境 可 用 于 放 射 性 测 量, 确 保 产 品 质 量 或 监 控 产 品 流 程, 尤 其 适 用 于 对 安 全 有 高 要 求 的 工 厂 ULTRAMAT/ OXYMAT 6 ULTRAMAT/OXYMAT 组 合 附 带 1 个 红 外 通 道, 用 于 测 量 最 多 2 个 IR 组 件 和 1 个 氧 气 测 量 通 道 OXYMAT 61 用 于 标 准 应 用 的 经 济 型 氧 气 分 析 仪 FIDAMAT 6 气 体 分 析 仪, 用 于 测 量 纯 气 体 和 高 纯 气 体 中 的 碳 氢 化 合 物 四 个 可 自 由 设 置 参 数 的 测 量 区 域 对 惰 性 气 体 的 敏 感 度 很 低 适 用 于 在 O 2 CO 2 惰 性 气 体 和 冷 测 量 气 体 中 进 行 纯 空 气 测 量 ( 除 了 氦 和 氢 ) 质 量 监 控 过 程 改 进 研 发 用 于 PROFIBUS 的 西 门 子 过 程 I/O 35

36 更 多 信 息 更 多 信 息 请 参 阅 SIMATIC Guide 手 册 : 访 问 下 列 网 址 即 可 订 阅 更 多 有 关 SIMATIC 的 出 版 物 : 我 们 的 服 务 与 支 持 端 中 更 深 层 次 的 技 术 文 档 : 如 需 面 谈, 可 就 近 联 系 相 关 联 系 人 : 可 利 用 A&D Mall 通 过 网 络 直 接 订 购 : 控 制 器 : 分 布 式 I/O ET 200: 驱 动 : 过 程 仪 表 : 过 程 分 析 : 称 量 技 术 : PROFIBUS 用 户 组 织 /PROFIBUS International: Siemens AG Industry Sector Industrial Automation Systems Postfach NÜRNBERG DEUTSCHLAND 保 留 修 改 权 仅 PDF:E86060-A4678-A171-A5-5D00 Dispo KB Zh / 德 国 印 刷 Siemens AG 2008 本 手 册 容 所 包 含 说 明 或 者 性 能 特 征 可 能 与 具 体 应 用 情 况 不 符, 或 者 因 产 品 的 技 术 进 步 而 有 所 变 更 所 需 性 能 特 征 只 有 在 签 订 合 同 时 明 确 约 定 的 情 况 下 方 可 具 有 约 束 力 保 留 供 货 以 及 技 术 变 更 的 权 利 所 有 产 品 标 识 都 可 能 是 西 门 子 有 限 公 司 或 其 它 供 货 商 的 商 标 或 产 品 名 称, 第 三 方 为 其 目 的 擅 自 使 用 会 对 标 识 所 有 者 造 成 损 失