6-PROFIBUS PA現(xiàn)場總線技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā)

1、PROFIBUS PA 現(xiàn)場總線產(chǎn)品開發(fā)PROFIBUS PA 技術(shù)概述PROFIBUS PA 產(chǎn)品開發(fā)流程PROFIBUS PA 產(chǎn)品的測試與認(rèn)證主要內(nèi)容2PROFIBUS DP 技術(shù)概述第一部分3PROFIBUS DP通信技術(shù)PROFIBUS PA設(shè)備組態(tài)集成技術(shù)主要內(nèi)容41類主站主要是控制器設(shè)備，負(fù)責(zé)和連接在總線上的I/O從站設(shè)備進(jìn)行循環(huán)數(shù)據(jù)通信決定總線通信參數(shù)，如波特率，站響應(yīng)延遲等主站之間輪流持有令牌，永久存在于應(yīng)用系統(tǒng)中，對系統(tǒng)控制器決定作用2類主站主要是系統(tǒng)診斷工具，和總線上的設(shè)備進(jìn)行非循環(huán)數(shù)據(jù)通信和其他主站輪流持有令牌，但不必永久地存在于系統(tǒng)中，僅在需要時加入系統(tǒng)中PROFIB

2、US 通信技術(shù)概念5從站主要作為分散的外圍I/O設(shè)備被動地響應(yīng)主站的請求數(shù)據(jù)不持有總線令牌，不主動發(fā)送數(shù)據(jù)PROFIBUS 通信技術(shù)概念6PROFIBUS 通信技術(shù)站間通信7PROFIBUS 通信技術(shù)數(shù)據(jù)幀格式DPPA8PROFIBUS 通信技術(shù)數(shù)據(jù)幀格式9PROFIBUS 通信技術(shù)DPV0循環(huán)數(shù)據(jù)通信MSCY10參數(shù)化階段，主站通過SET_PRM服務(wù)對從站進(jìn)行參數(shù)化配置組態(tài)檢查階段，主站通過CHK_CFG服務(wù)使用預(yù)設(shè)的組態(tài)數(shù)據(jù)和從站的實際組態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較數(shù)據(jù)傳輸階段，在參數(shù)化和組態(tài)檢查成功后，主站和從站進(jìn)入數(shù)據(jù)交換（DATA_EXCH）狀態(tài)在以上三個階段中，主站可以通過GET_DIAG和GL

3、B_CMD對從站進(jìn)行診斷和發(fā)送控制命令PROFIBUS 通信技術(shù)DPV011PROFIBUS 通信技術(shù)DPV0診斷數(shù)據(jù)（GET_DIAG）有的從站只有標(biāo)準(zhǔn)的6個字節(jié)診斷數(shù)據(jù)H-Header,包括數(shù)據(jù)塊信息和數(shù)據(jù)塊長度12標(biāo)準(zhǔn)的診斷數(shù)據(jù)，6個字節(jié)，包括狀態(tài)字節(jié)，主站地址，設(shè)備標(biāo)識等信息設(shè)備相關(guān)診斷數(shù)據(jù)，設(shè)備自身診斷，如設(shè)備溫度，低壓指示數(shù)據(jù)模塊相關(guān)診斷數(shù)據(jù)，與設(shè)備某個物理模塊相關(guān)的診斷信息，如第8個模塊是否有故障通道相關(guān)診斷數(shù)據(jù)，與設(shè)備模塊某個通道相關(guān)的診斷信息，如某個輸入模塊的第3個通道短路或開路PROFIBUS 通信技術(shù)DPV013PROFIBUS 通信技術(shù)DPV0參數(shù)化數(shù)據(jù)（SET_PRM

4、）前7個字節(jié)數(shù)據(jù)是標(biāo)準(zhǔn)的，必須支持8-10字節(jié)數(shù)據(jù)為DPV1預(yù)留14PROFIBUS 通信技術(shù)DPV0字節(jié)描述1Station status，站狀態(tài)信息2WD-Factor 1，看門狗參數(shù)13WD-Factor 2，看門狗參數(shù)24minTSDR，最小站響應(yīng)延遲5Ident Number (高字節(jié))，設(shè)備標(biāo)識6Ident Number (低字節(jié))，設(shè)備標(biāo)識7Group Ident，組標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)化數(shù)據(jù)15PROFIBUS 通信技術(shù)DPV0Station Status16看門狗定時器參數(shù)由WD-Factor 1和WD-Factor 2計算得來，看門狗超時時間=WD-Factor 1*WD-Fac

5、tor 2*10毫秒minTSDR規(guī)定從站在發(fā)送響應(yīng)數(shù)據(jù)之前至少要等待的時間，單位是bit time，默認(rèn)值為11bit timeIdent Number，設(shè)備標(biāo)識號，每一種類型設(shè)備都有唯一的標(biāo)識號，通過它主站可以快速地識別設(shè)備類型。Ident Number由PNO統(tǒng)一發(fā)放。PROFIBUS 通信技術(shù)DPV017PROFIBUS 通信技術(shù)DPV0組態(tài)數(shù)據(jù)（CHK_CFG），標(biāo)準(zhǔn)類型18PROFIBUS 通信技術(shù)DPV0組態(tài)數(shù)據(jù)（CHK_CFG），自定義類型19PROFIBUS 通信技術(shù)DPV1非循環(huán)數(shù)據(jù)通信MSAC20PROFIBUS 通信技術(shù)DPV1通過非循環(huán)讀寫服務(wù)訪問I/O數(shù)據(jù)211類主

6、站MSAC1_READMSAC1_WRITE2類主站MSAC2_INITIATEMSAC2_ABORTMSAC2_READMSAC2_WRITEMSAC2_DATA_TRANSPORTPROFIBUS 通信技術(shù)DPV1主站的DPV1功能2類主站的DPV1功能被普遍使用在PROFIBS PA技術(shù)和遠(yuǎn)程I/O技術(shù)中22PROFIBUS PA是一種應(yīng)用于分散式自控系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備之間的通信系統(tǒng)。以PROFIBUS DP為基礎(chǔ)，增加了PA行規(guī)和相應(yīng)的曼徹斯特編碼總線供電通信技術(shù)?？梢詽M足過程控制中的特殊要求，如總線供電以及符合本安要求的介質(zhì)傳輸技術(shù)等。PROFIBUS PA概念PROFIBUS PAPR

7、OFIBUS DPPA ProfileMBPMBP- Manchester code Bus Power 23PROFIBUS PA的一些具體通信設(shè)備如下現(xiàn)場設(shè)備和儀表鏈接器便攜設(shè)備中繼器DP/PA耦合器PROFIBUS PA常見的通信設(shè)備24PROFIBUS PA現(xiàn)場設(shè)備模型典型的PA現(xiàn)場設(shè)備模型應(yīng)用單元通信控制器編碼解碼器介質(zhì)單元25PROFIBUS PA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹形結(jié)構(gòu)Controller-控制器 PS-電源JB-分配器Coupler-耦合器/鏈接器 T-終端電阻26PROFIBUS PA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型結(jié)構(gòu)Controller-控制器 PS-電源JB-分配器Coupler-耦合器/鏈接器

8、 T-終端電阻27PROFIBUS PA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)混合型結(jié)構(gòu)Controller-控制器 PS-電源JB-分配器Coupler-耦合器/鏈接器 T-終端電阻28定義如何將現(xiàn)場儀表的過程數(shù)據(jù)映射到PROFIBUS DP協(xié)議棧中。引入功能塊技術(shù)，定義了標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)以及功能塊和轉(zhuǎn)換塊類型。PA設(shè)備需要支持DPV0和DPV1功能。1類主站通過循環(huán)通信服務(wù)和PA設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實時獲取PA設(shè)備過程數(shù)據(jù)。2類主站通過非循環(huán)服務(wù)獲取PA設(shè)備參數(shù)信息，從而實現(xiàn)對PA設(shè)備的診斷，校準(zhǔn)，線性化等操作。PROFIBUS PAPA行規(guī)概念29PROFIBUS PAPA行規(guī)文檔結(jié)構(gòu)30PROFIBUS PAPA設(shè)備模型3

9、1GSD文件是用于對PROFIBUS DP設(shè)備進(jìn)行組態(tài)配置的文本文件大致分為三個部分一般規(guī)范，包括生產(chǎn)商名稱，版本信息，支持的波特率等。與DP主站有關(guān)的規(guī)范，如連接從站的最大數(shù)目，上載和下載能力等。與DP從站有關(guān)的規(guī)范，如輸入輸出通道的數(shù)據(jù)和類型，用戶擴展的參數(shù)化數(shù)據(jù)和診斷數(shù)據(jù)等設(shè)備組態(tài)集成GSD文件32EDD可以提供一個互操作環(huán)境，使DCS系統(tǒng)或者手操器可以獲取現(xiàn)代自動化傳感器和執(zhí)行機構(gòu)里面的信息用于：組態(tài)設(shè)備標(biāo)定診斷問題提供顯示在用戶界面上的數(shù)據(jù)和報警現(xiàn)在已經(jīng)有了超過兩千萬的現(xiàn)場設(shè)備使用EDD技術(shù)連接各家廠商的主機。設(shè)備組態(tài)集成EDD設(shè)備描述33標(biāo)準(zhǔn)化的EDDL作為一項標(biāo)準(zhǔn)語言用來描述：設(shè)

10、備參數(shù)及依賴關(guān)系設(shè)備功能，例如仿真模式，標(biāo)定圖形化的表示，例如菜單，對話框與控制設(shè)備互動EDDL用于創(chuàng)建EDD，EDD被控制系統(tǒng)以合適的工具用于實現(xiàn)參數(shù)組態(tài)，調(diào)整，操作及監(jiān)視EDDL被四大基金會認(rèn)同現(xiàn)場總線基金會HART基金會Profibus基金會OPC基金會設(shè)備組態(tài)集成EDD設(shè)備描述34PROFIBUS PA 產(chǎn)品開發(fā)流程第二部分35產(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)品開發(fā)幾種解決方案主要內(nèi)容36PROFIBUS PA 產(chǎn)品開發(fā)流程-產(chǎn)品設(shè)計PA執(zhí)行器基本組件MAU： Medium Attachment UnitE/P： Electric to Pneumatic ConverterM/E： Mechanical

11、to Electric Transducer37PROFIBUS PA 產(chǎn)品開發(fā)流程-產(chǎn)品設(shè)計PA變送器基本組件MAU： Medium Attachment Unit38與傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計相似針對需求設(shè)計產(chǎn)品的外觀尺寸，所需要的部件。項目管理很重要。需要管理人具有豐富的現(xiàn)場總線產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用的經(jīng)驗，以便合理安排開發(fā)時間、開發(fā)資源和后期的測試。與傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計不同總線產(chǎn)品要遠(yuǎn)比傳統(tǒng)產(chǎn)品功能復(fù)雜，要綜合考慮，合理利用已有的資源和技術(shù)，不一定要一切從頭做起?？偩€產(chǎn)品的通信協(xié)議要求具有高度的一致性和時間確定性。因為通信網(wǎng)絡(luò)既是控制系統(tǒng)，控制信號被分散到網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備中。不像DCS和PLC那種集中控制設(shè)備。PR

12、OFIBUS PA 產(chǎn)品開發(fā)流程-產(chǎn)品設(shè)計39與傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計不同（續(xù)）總線產(chǎn)品的功能要求具有很好的可互操作性，來自不同廠商的同類設(shè)備可以實現(xiàn)互換而不影響應(yīng)用。PNO要求所有PROFIBUS PA產(chǎn)品通過協(xié)議棧的一致性測試和功能塊的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)讀寫測試。因此復(fù)雜的功能和嚴(yán)格的認(rèn)證測試對開發(fā)總線產(chǎn)品提出了更高的要求。PROFIBUS PA 產(chǎn)品開發(fā)流程-產(chǎn)品設(shè)計40利用現(xiàn)有產(chǎn)品開發(fā)PA總線產(chǎn)品的幾點考慮自己開發(fā)總線通信板卡？還是購買市場上成熟的總線板卡？自己開發(fā)PA通信協(xié)議棧軟件？還是購買經(jīng)過測試認(rèn)證的商業(yè)通信協(xié)議棧軟件？自己開發(fā)功能塊應(yīng)用軟件？還是購買經(jīng)過測試認(rèn)證的商業(yè)功能塊應(yīng)用軟件？自己編寫變換塊

13、程序？還是購買服務(wù)由專業(yè)團隊定制開發(fā)？PROFIBUS PA 產(chǎn)品開發(fā)流程-產(chǎn)品開發(fā)41PROFIBUS PA產(chǎn)品開發(fā)流程-產(chǎn)品開發(fā)項目開始硬件開發(fā)與測試PA協(xié)議棧購買購買購買協(xié)議棧軟件開發(fā)與測試確定硬件需求集成協(xié)議棧PA通信卡PA功能塊PA變換塊集成功能塊功能塊軟件開發(fā)與測試確定參數(shù)和功能需求變換塊軟件開發(fā)與測試設(shè)備集成與測試測試與認(rèn)證定制開發(fā)42Softing公司（）PA Protocol Software，協(xié)議棧軟件。PA功能塊軟件。PA評估板。UFC100通信芯片。PA開發(fā)工具包。PROFIBUS PA 產(chǎn)品開發(fā)流程-解決方案43Mesco System（）PROFIBUS PA De

14、sign Package，開發(fā)工具包。PROFIBUS PA Hardware Design，硬件設(shè)計 。PROFIBUS PA 產(chǎn)品開發(fā)流程-解決方案44Siemens（）PROFIBUS PA協(xié)議芯片，集成大部分DP通信協(xié)議。PROFIBUS PA 開發(fā)工具包。OEM定制開發(fā)服務(wù)PROFIBUS PA 產(chǎn)品開發(fā)流程-解決方案45沈陽中科博微公司()PROFIBUS PA 總線產(chǎn)品開發(fā)工具包。FBC0409 FF-H1總線通信芯片。OEM方式定制開發(fā)。PROFIBUS PA 產(chǎn)品開發(fā)流程-解決方案46主要內(nèi)容PROFIBUS PA通信圓卡PROFIBUS PA軟件開發(fā)包技術(shù)支持PROFIBU

15、S PA產(chǎn)品開發(fā)流程-PA開發(fā)工具包47PA通信圓卡符合IEC61158-2 物理層標(biāo)準(zhǔn)，通過物理層認(rèn)證測試通過EMC測試認(rèn)證：符合GB/T 17626要求通過FISCO 本質(zhì)安全認(rèn)證總線供電：9 32 VDC電流消耗： 14mA外設(shè)通信接口：UART串口可提供 6mA/3.3V 穩(wěn)壓電源（或根據(jù)用戶要求訂制），供儀表卡使用工作溫度：-4085PROFIBUS PA產(chǎn)品開發(fā)流程-PA開發(fā)工具包48PA通信圓卡（續(xù)）AT91SAM7SE512 ARM7處理器，集成512K Flash，32K RAM。 圓卡集成512K 靜態(tài)RAM。圓卡集成32KEEPROM。下載不同的固件，圓卡可以實現(xiàn)PROF

16、IBUS PA和FF H1通信協(xié)議。PROFIBUS PA產(chǎn)品開發(fā)流程-PA開發(fā)工具包49PROFIBUS PA軟件開發(fā)包基于FF/PA圓卡硬件平臺和Nucleus Plus嵌入式實時操作系統(tǒng)。將PA通信協(xié)議和功能塊管理封裝成PAShell庫，開放標(biāo)準(zhǔn)功能塊程序代碼。開發(fā)人員只要簡單地設(shè)置一些參數(shù)即可構(gòu)建一個完整的PA通信協(xié)議棧。提供EDD和GSD文件模板。用戶接口應(yīng)用程序開發(fā)模板。提供基于ARM的驅(qū)動程序源碼，串口通信源碼等。PROFIBUS PA產(chǎn)品開發(fā)流程-PA開發(fā)工具包50PROFIBUS PA軟件開發(fā)包-軟件結(jié)構(gòu)圖PROFIBUS PA產(chǎn)品開發(fā)流程-PA開發(fā)工具包51PROFIBUS

17、 PA軟件開發(fā)包-軟件開發(fā)流程PROFIBUS PA產(chǎn)品開發(fā)流程-PA開發(fā)工具包52PROFIBUS PA軟件開發(fā)包-功能塊注冊PROFIBUS PA產(chǎn)品開發(fā)流程-PA開發(fā)工具包53PROFIBUS PA軟件開發(fā)包-DP接口功能實現(xiàn)PROFIBUS PA產(chǎn)品開發(fā)流程-PA開發(fā)工具包54PROFIBUS PA軟件開發(fā)包-EDD&GSD開發(fā)PROFIBUS PA產(chǎn)品開發(fā)流程-PA開發(fā)工具包55PROFIBUS PA軟件開發(fā)包-固件啟動過程PROFIBUS PA產(chǎn)品開發(fā)流程-PA開發(fā)工具包56技術(shù)服務(wù)為期一周的培訓(xùn)。協(xié)助用戶開發(fā)一種類型的PA總線產(chǎn)品并通過認(rèn)證測試。在維護(hù)期內(nèi)用戶可以免費得到開發(fā)工具包更新程序。PROFIBUS PA產(chǎn)品開發(fā)流程-PA開發(fā)工具包57OEM定制開發(fā)用戶提供傳感器或者執(zhí)行器。雙方協(xié)商確定通信協(xié)議格式。用戶提供傳感器或者執(zhí)行器的參數(shù)數(shù)據(jù)。我們?yōu)橛脩粼O(shè)計并開發(fā)功能塊和變換塊程序。協(xié)助用戶完成產(chǎn)品的認(rèn)證測試。PROFIBUS PA產(chǎn)品開發(fā)流程 - OME定制開發(fā)博微公司提供通信卡廠家提供傳感、執(zhí)行器等雙方協(xié)商通訊協(xié)議格式進(jìn)行定制開發(fā)，形成OEM產(chǎn)品58PROFIBUS PA 產(chǎn)品測試與認(rèn)證第三部分59PROFIBUS PA 產(chǎn)品測試與認(rèn)證主要內(nèi)容設(shè)備物理層測試PROFIBUS PA 協(xié)議和行規(guī)測試產(chǎn)品認(rèn)證60PROFIB