西門子驅(qū)動模塊6SL3120-2TE21-8AD0

SIMATIC 現(xiàn)場總線計算器

現(xiàn)場設備的直接連接（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（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。

變送器的典型響應時間大約為 10 ms ，這說明甚至在一個帶有zui多 31 個設備的網(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。標準化的通信服務保證了多供應商的現(xiàn)場設備之間的互操作性和替換性，并且可在運行過程中對現(xiàn)場設備設置參數(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。無需為安全相關應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、容錯應用而提供的綜合系列產(chǎn)品與服務，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

您可以根據(jù)自動化任務和相關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 PROFIBUS PA 的冗余結構的概覽，請參見“設計"下面的內(nèi)容。

PROFIBUS PA 到 PROFIBUS DP 的網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換

將 PA Link 用作從 PROFIBUS PA 到 PROFIBUS DP 的網(wǎng)關。使用 PA Link 時，PROFIBUS DP 上的傳輸速率與從屬 PROFIBUS PA 段無關。PA link 的組態(tài)取決于現(xiàn)場總線架構?！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)安全應用

• 通過冗余 PROFIBUS PA 架構（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)場設備的靈活模塊化冗余 (FMR)

• 可實現(xiàn)安全相關應用和容錯應用，對設備和布線的要求較低

• 通過對現(xiàn)場設備（PROFIBUS PA和 HART 以及 SIMATIC PDM，跨供應商）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 架構示例

下面的圖說明了以下設備上含有 DP/PA 耦合器和 PA Link 路由器的 PROFIBUS PA 配置形式：

• PROFIBUS DP 主站，簡單設計（AS 單站）

• PROFIBUS DP 主站，冗余設計（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 PROFIBUS PA 設備的限制數(shù)量，請參見“技術數(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構

在含有單個耦合器的總線架構中，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?？偩€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。

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（有關詳細信息，請參見“技術數(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 的體系結構中），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)場設備。另外，也可以在 AFDiS 的 S1 連接處使用用于 3 到 4 個設備的子網(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)場設備的數(shù)量還取決于所用設備的電流消耗和電纜長度?？偩€段上的所有現(xiàn)場設備和有源現(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

• 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)場設備故障。另外，借助于可通過模式選擇開關激活的擴展現(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都設置為“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

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

帶冗余耦合器的線型結構

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) 的線型結構，也可用于環(huán)型結構。

對于線型架構，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 設備通過 AFD 或 AFDiSD 有源現(xiàn)場分配器集成到總線型結構的總線段中?，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)型結構

通過 PA 路由器的冗余 DP/PA 耦合器對 (2 X FDC 157-0)，也可以構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構時相同（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 設備。

在設備級上，可通過將不同現(xiàn)場分配器上的各個設備進行分組來實現(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