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一
由中国自动化学会仪表与装置专业委员会、上海市自动化学会自动化仪表及应用专业委员会联合举办的
“PROFIBUS现场总线专家研讨会”,于2005年05月13-14日在浙江海盐南北湖畔召开。会议受到西门子公司的重视与支持。来自石化、钢铁、电力、电气、化工、焦化、市政、汽车、隧道、轻工等企业、设计院、研究所和高校约30余人参加了研讨活动。
本次活动研讨的重点是PROFIBUS现场总线的工程应用。会议由中国自动化学会仪表与装置专业委员会主任委员范铠教授级高工致词,由华东理工大学吴勤勤教授及上海工业自动化仪表研究所彭瑜教授级高工主持。
研讨会首先由从事现场总线工程应用的西门子公司技术市场部经理舒尔茨•福克先生作专题报告,然后展开讨论和交流。德国专家主要介绍了PROFIBUS现场总线的应用技术,并且在报告过程中回答用户的提问,与用户共同研讨。
会议另组织了PROFIBUS现场总线工程应用的经验交流,与会者除介绍本单位使用PROFIBUS总线的情况外,还就工程设计、应用方面的问题展开了广泛的讨论,相互切磋、取长补短、共同提高。研讨会自始至终在热烈而轻松的气氛中进行,通过研讨与交流,与会者深感获益匪浅。
二
舒尔茨•福克先生专题报告的重点是PROFIBUS现场总线的网络设计,对PROFIBUS技术的新进展、通信协议、传输技术、总线连接、屏蔽接地、安全防爆等工程应用技术作了具体阐述,并通过实例进行了分析、计算。此外,熟悉多种现场总线的德国专家还将PROFIBUS与FF总线作了比较。
网络设计部分,专家报告的要点如下:
1. 系统结构
• PROFIBUS适用于离散和流程工业的自动化,它包括PROFIBUS-DP和PROFIBUS
–PA,原来的FMS已为以太网所取代。
• PROFIBUS包含许多模件,通过模件的不同组合来完成相应的应用任务。
2. 通信技术
• PROFIBUS总线访问协议是一种混合协议,包括主站间的令牌传递方式和主、从站间的主从通信方式。
• PNO已在DP-V0的基础上推出DP-V1、DP-V2新版本,以适应工业控制的进一步要求。在系统设计与配置时应注意按要求选用相应功能的设备
3. PROFIBUS-DP
• 传输技术:采用NRZ编码、RS-485与RS-485-IS(本安)传输标准。
• 地址分配:系统自动分配I/O区域中各站点的地址,0、1 — 维护系统用设备,2
— 主站,3~125 — 从站,126 — 留给将要接入总线的新设备。
• 总线连接:连接总线与现场设备的有中继器、终端器、段耦合器和链接器等。
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接地与屏蔽:接地与屏蔽有多种方式,选用适当可减小EMC的干扰。DP电缆与动力线的间距有规定要求,电压高,间距大。
• 与远程I/O的连接:通过远程I/O连接传统信号,再连上PROFIBUS是一种简单、低成本的方法。
4. PROFIBUS-PA
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传输技术:PROFIBUS-PA是-DP向现场的延伸,采用MBP(IEC61158-2)传输标准。
• FISCO模型:是一个既符合本安防爆标准,又便于实际应用的现场总线本安防爆应用模型和认证规范。
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DP/PA段耦合器与链接器:其作用是完成DP到PA的转换,耦合器用于站点数较少的场合,而链接器则用于设备数量大、对循环时间要求高的场合。
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PA网段计算:每段可连接多少仪表取决于耦合器的类型、网段所在区域(Ex或非Ex)及仪表的耗电大小有关。
网段上的总电流为各仪表的电流之和再加上仪表故障后产生的电流。要注意网段上最后一台仪表的电压须大于9V。
• PROFIBUS响应时间计算:影响系统响应时间的因素很多,通常传输一个周期报文的时间为PA段的循环时间、DP段的循环时间与非循环时间的总和。
关于PROFIBUS与FF现场总线的区别,Volker
schulz先生从适用范围、总线性能、通信机制、功能块、能提供的配套产品品种、回路响应时间、认证机构与测试中心等多方面作了分析和比较。
上述报告的具体内容,详见本专业委员会将分发的资料。
三
研讨会对专家的专题报告及用户感兴趣的工程应用问题进行了对话和热烈讨论,主要议题有:
1. PROFIBUS与远程I/O
• 远程I/O可节省许多电缆,人们在不熟悉现场总线时往往喜欢用远程I/O。
• PROFIBUS-PA、FF在过程控制推进时远不如远程I/O易被人们所接受,阻力很大,其实PROFIBUS监控方法还是DCS那一套,是容易推广的。
• 如将现场总线的设备管理等功能引入系统,则其优越性就显而易见了。
2. PROFIBUS与FF
• PROFIBUS应用行规多,覆盖面大,适用面广,在许多行业如电力系统,用PROFIBUS单一总线就可以了,比FF简单。
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FF将控制功能分散到现场仪表,虽然技术复杂,但方向是对的。只要H1网段上的电源不断,即使上位机的CPU坏了,现场仪表仍能按原设定值运行。
3. PROFIsafe与ESD
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安全系统有时又称为紧急停车系统(ESD)。PCS7中的安全系统,用统一规程,一个认证,故在价格上有优势。
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如果设计的系统全部采用符合SIL2的仪表,整个系统是否还要进行符合SIL2的安全认证呢?回答是仍需要认证。
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认证工作相当复杂,IEC61508标准包括硬件和软件,实际上国外对软件还未认证。
除了上述议题外,与会者还就各自工程中遇到的仪表选用、现场配置、连接等问题进行了讨论和个别交流,一些单位在现场总线应用方面的成功经验和解决问题的方法为其他用户提供了很好的借鉴。大家希望学会继续举办既能介绍新技术又能结合工程实际的类似研讨会。
会议结束时,仪表与装置专业委员会秘书长吴斌昌先生表示,根据用户在工程实践中反映的问题将再次举办现场总线或其它自动化技术工程应用的研讨活动。他在会上宣布近期将召开“系统及仪表防雷与接地技术研讨会”,年内还将举办“自控系统中的功能安全和信息安全的问题”的专家论坛。
最后,主任委员范铠先生对本次研讨会作了简要总结,并代表与会者对德国专家的精彩报告表示谢意。
中国自动化学会仪表与装置专业委员会
2005年5月31日
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