[CodeSys] Profibus DP vs. Profibus PA

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查看31528 | 回复0 | 2024-7-31 12:59:39 | 显示全部楼层 |阅读模式


我们上期主要介绍了Profibus DP的定义、三个不同版本的核心内容及应用区别。

这期和大家分享Profibus DP和Profibus PA的差异。



三种类型

Profibus 有三种兼容版本:

    Profibus-DP

    Profibus-PA

    Profibus-FMS


当然,在自动化工厂的同一网络中,可以根据实际的应用需求混合使用。









详细说明

自动化工厂的通用场景:

    控制室,里面放置了几台工业计算机(PC、PLC等);

    车间,那里你能找到许多传感器。



核心的实际就是如何将他们之间连接起来,最终按照实际的工厂加工需求进行采集和控制。

最早的方式,可能是一个个的和控制系统连接:



这种方式缺点显而易见:线缆多、布线复杂,效率低且维护性差。那么利用总线便可以解决这种问题。

Profibus-DP

PROFIBUS DP是 Profibus 最常用类型之一,也被称为标准 PROFIBUS。这个类型的主要优点是:即插即用,数据传输可以非常快速,并且在全球生产环境中最常用。

这个类型特别设计用于自动化控制系统与设备级别的分布式 I/O 之间的高速数据通信。中央控制器如 PC 或 PLC 通过高速串行链路与它们的分布式现场设备进行交互。因此,通过分布式设备进行的大部分数据通信可以周期性地进行。



除了执行周期性功能外,还可以通过允许配置、诊断和处理报警来获取非周期性通信功能,特别是对于智能现场设备。Profibus DP 支持总线上多达 126 个节点,允许多个主设备,但只有当所有从设备都连接到单个主设备时才可用。

PROFIBUS DP 包括三个不同版本 DP-V0、DP-V1 和 DP-V2。我们上一期详细介绍过:



Profibus-PA

Profibus PA 主要设计用于自动化过程(Process Automation)。因此,它允许不同的传感器以及执行器连接在单个公共总线上,甚至在本质上安全的区域。

PROFIBUS PA 允许在两根线上(国际标准 IEC 1158-2) 同时进行数字数据传输和电源供电,采用本质上安全的 MBP 传输技术(曼彻斯特编码;总线供电),这完全符合这些要求。它非常适合直接将电磁阀、传感器和气动执行器集成到过程控制系统中,这些设备位于操作环境的可达危险区域zone 1/21 or 0/20。



Profibus-PA 改进并取代了过程自动化中的传统系统,如 4-20 mA 和 HART。与 PROFIBUS DP 相比,Profibus PA 中的电源和数据在相同的两根线上传输。此外,PROFIBUS DP 和 PA 在使用和协议方面是相同的。

使用 PROFIBUS PA 配置文件进行分布式现场自动化的优势包括硬件开销低、工程成本效益高、操作安全性增加和维护无忧。这些优势通过以下特点得到强调:

    从传感器到控制级别的模块化和统一性使新的工厂设计成为可能。

    通过在现场危险区域使用现场总线,实现本质安全型应用。

    采用冗余 PROFIBUS PA 架构(带有耦合器冗余的环形和线性拓扑)支持从自动化系统(控制器)到 PA 现场设备的灵活模块化冗余(FMR)。

    安全相关和容错应用具有低设备和布线需求。

    通过简单的、集中的现场设备工程(PROFIBUS PA 和 HART 使用 SIMATIC PDM,也可跨供应商)降低配置成本。

    使用双线电缆进行公共电源和数据传输,简化了安装。

    通过简化的回路检查降低调试成本。

    由于简单的布线和全面的诊断能力,降低了维护成本。


Profibus-FMS

Profibus FMS 或 PROFIBUS 现场总线消息规范是一个通用解决方案,特别是用于单元级别的通信任务。它主要设计用于通过在 PLC 和 PC 之间传输复杂数据来进行交互。

这不适合用于低复杂性消息,否则在更复杂和更广泛的网络上进行通信。强大的 FMS 服务提供巨大的灵活性,并且也可以用于复杂和广泛的通信任务。

目前,PROFIBUS FMS 仍然被更多的操作员使用。Profibus-FMS(PROFIBUS Fieldbus Message Specification)在工业自动化中通常用于以下场景:

    车间级智能主站间通信:Profibus-FMS 最佳适用于车间级智能主站间的通用面向对象通信。它提供了一个MMS(Manufacturing Message Specification,制造报文规范)功能子集,支持大数量的数据传输,例如程序和数据块等 。

    复杂数据交换:Profibus-FMS 适用于传输复杂数据,特别是在需要高灵活性和复杂通信任务的情况下。它支持多主和主-从通信,点对点、广播和局部广播通信,周期性和非周期性的数据传输 。

    工厂自动化和信息管理:Profibus-FMS 可用于工厂自动化和信息管理,连接生产线上的各种设备,例如传感器、编码器、计量器等。它还可以连接制造执行系统(MES)和企业资源计划(ERP)等上层系统,实现工厂自动化和信息管理的集成 。

    中等传输速率的循环或非循环数据交换任务:Profibus-FMS 主要解决车间级通信问题,完成中等传输速率的循环或非循环数据交换任务。它定义了第一、二、七层,应用层包括现场总线信息规范和低层接口 。

    智能站间的通信:Profibus-FMS 提供了强有力的应用服务,支持智能站间的通信,适用于连接智能现场设备,如 PLC、PC、MMI(人机界面)。

    面向对象的协议:Profibus-FMS 是面向对象设计的,变量、参数、程序均设计为对象,每个对象都有确定的特性(如读、写等),所有对象被列在对象字典(OD)中 。

    多主网:车间级监控网络可采用Profibus-FMS,它是一个多主网,这一级数据传输速率不是最重要的,而是要能够传送大容量信息 。




DP vs. PA

我们通过下方表格来说明DP和PA之间的差异:



参考链接:


    https://procentec.com/content/profibus-dp-vs-pa-what-are-the-main-differences/

    https://www.elprocus.com/profibus/

    https://www.realpars.com/blog/profibus




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