化工厂现场仪表概况总结

2023-06-18 理论教育版权反馈

【摘要】：耦合器使RS-485信号与IEC1158-2信号相适配，同时为现场设备的远程电源供电，供电装置可限制IEC1158-2总线的电流和电压。

1.现场仪表特点

化工厂因为有酸性气体导致电气金属元器件腐蚀，轻者元器件损坏、设备停运，重者可能引发事故，尤其是在户外，还有风吹雨淋。为了使现场仪表能正常工作，一般都采用本质安全型，也就是说也设备内部的电路在规定的试验条件下，正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性气体或蒸汽的电气设备。

2.PROFIBUS-PA的应用

与PROFIBUS-DP和FMS不同，用于PA是IEC1158-2传输技术，它能满足化工和石油化工业的要求。同时，它可保持其本征安全性，并通过总线对现场设备供电。

作为一种位同步协议的IEC1158-2，其传输以下列原理为依据：每段只有一个电源作为供电装置；当站收发信息时，不向总线供电；每站现场设备所消耗的为常量稳态基本电流；现场设备其作用如同无源的电流吸收装置；主总线两端起无源终端线作用；允许使用线型、树形和星形网络，具体如图10-42所示。

图10-42 IEC1158-2同步协议

如图10-43所示，PROFIBUS-PA是通过DP/PA Link分段耦合器将IEC1158-2传输技术总线段与RS-485传输技术总线段连接。耦合器使RS-485信号与IEC1158-2信号相适配，同时为现场设备的远程电源供电，供电装置可限制IEC1158-2总线的电流和电压。

图10-43 PROFIBUS-PA现场应用及DP/PA Link分段耦合器

3.PROFIBUS-PA的总体结构

PROFIBUS-PA访问方式有令牌协议（有源主站）、轮询方式（无源从站）两种。非本安与本安总线系统方案遵循同样规则。如图10-44所示为总线型拓扑结构，对耗电量较大设备可通过单独现场电源供电，而对低功耗的现场设备（如压力或温度传感器）则由两线制总线供电，并传送数字信号。

图10-44 总线型PA拓扑

由于PA本身不能构成独立的系统，它必须与PROFIBUS-DP连用，因此PA可以看做是PROFIBUS-DP向现场的延伸，两者在通信上是互相兼容的，其网络为单主站系统，具体结构如图10-45所示，PLC主站可以对现场仪表F控制和设置参数并完成操作与监视、组态设备、编程功能等。

图10-45 PA单主站结构

4.PROFIBUS-PA与4～20mA系统的比较

PROFIBUS-PA与4～20mA系统的比较如图10-46所示，很显然PA系统具有更简洁的拓扑结构，而且不需要多余的I/O模块。对于本安型应用而言，PA系统少了终端块和分配器。