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上海晉營自動化科技有限公司

 
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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品與服務，為用戶提供了吸引力而又經濟有效的替代方案，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”下面的內容。

PROFIBUS PA 到 PROFIBUS DP 的網絡轉換

將 PA Link 用作從 PROFIBUS PA 到 PROFIBUS DP 的網關。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。“PA 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。

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。   電 話：（同號）

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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 單站上的 PROFIBUS PA

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 要求的本質安全 PA 設備主要通過有源現(xiàn)場分配器 AFDiSD 集成到總線網段。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）單獨集成到總線網段。總線網段的端接需要使用 SplitConnect 端接器。

通過將各個設備按組分配給不同的總線網段，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   電 話：（同號）

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)網網段，用以取代帶 AFS 的總線網段。除了環(huán)網網段之外，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)網網段中，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。

環(huán)型結構的特殊優(yōu)點：

• 高可用性
• 可對主機系統(tǒng)的智能型 DP/PA 耦合器 FDC 157?0 進行透明冗余管理
• 通過用于在 FDC 157 0 DP/PA 耦合器以及 AFD 和 AFDiSD 有源現(xiàn)場分配器中進行自動總線端接的有源總線端接器，可以：
  • 在發(fā)生短路或開路時，對故障子網段進行自動、平穩(wěn)的隔離
  • 在運行階段改變環(huán)網組態(tài)和儀表配備，包括添加和減少環(huán)網網段
• 以較低的設備和布線成本實現(xiàn)安全相關應用和容錯應用

總線網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 的總線網段。若采用 AFD 有源現(xiàn)場分配器，則在計算總線網段的總長度時，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)場總線網段方面的幫助：
對于危險區(qū)域中的本質安全 PA 設備，建議通過有源現(xiàn)場分配器 AFDiSD 集成進總線網段。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，單個總線網段的zui大長度縮短至 1 km。

總線網段自動進行端接（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。

光纖電纜 (FOC) 用于在非常密集的工廠中和工廠內存在顯著電位差的位置中傳輸信號。傳導的光束在從芯線到包層的過渡處發(fā)生全反射，而包層的折射率要低于纖芯。

FC FO 系統(tǒng)能夠以正確的長度快速地現(xiàn)場裝配玻璃光纖電纜，從而滿足相關應用的要求。

使用玻璃光纖電纜的 FastConnect 裝配

針對 FastConnect 光纜系統(tǒng)提供了帶玻璃纖芯的光纜 (62.5/200/230)：

• FC 玻璃光纖電纜；   電 話：（同號）
  適用于室內和室外光纖網絡的雙工電纜

光纖結構相當于 PCF 的結構。這樣就可方便地在現(xiàn)場組裝。

認證

對于美國和加拿大市場，尤其需要適用于網絡電纜的 UL 認證（安全標準）。 根據(jù)電纜敷設在建筑物中位置來決定適當?shù)恼J證要求。 這適用于必須從某臺機器到一個遠程控制柜進行布置以及固定在建筑物中的電纜架上的所有電纜。 這些電纜可通過其產品名中的后綴“GP”（通用）來識別，具有相應的 UL 認證。

智能型、高靈活性的 M200D PROFIBUS/PROFINET 電機起動器是 SIRIUS 電機起動器家族中zui主要的高功能電機起動器，采用了高防護等級（IP65）用于 PROFIBUS/PROFINET 通訊。

它們可以對功率不超過 5.5kW 的電機實現(xiàn)起動和保護。直接和可逆起動器版本現(xiàn)在已經上市，而固態(tài)版本帶有軟啟動功能。

特別堅固的 M200D PROFIBUS/PROFINET 電機起動器帶有豐富的可規(guī)劃的靈活功能，其結構采用模塊式設計，分為電機起動器和通訊模塊。

通過與 PROFIBUS 具有同樣外觀的 STEP 7 的 PROFINET，M200D PROFINET 電機起動器可以提供可信、方便的集成了 TIA 的規(guī)劃功能。

使用 PROFIBUS/PROFINET 的 M200D 電機起動器模塊（不帶通訊模塊）

使用 PRIFIBUS 的 M200D 通訊模塊

使用 PROFINET 的 M200D 通訊模塊

功能性

• 有關基本功能的詳細信息，請參見“電機起動器 M200D”-->“概述”
• 電子版還帶有軟啟動功能
• 數(shù)字量輸入和輸出以及 PROFIBUS/PROFINET 總線連接采用可靠、廣泛使用的 M12 連接法
• 所有的 4 個數(shù)字輸入和 2 個數(shù)字輸出都包括在循環(huán)過稱成像范圍內。這為管理級提供了過程的透明性。
• 完整 TIA 集成：所有的數(shù)字輸入和輸出都有循環(huán)過程成像，通過 AS-I 實現(xiàn)了可視化，為應用提供了zui的靈活性和*的適應性
• 利用所有現(xiàn)有的和可分配的輸入動作靈活的分配數(shù)字輸入和輸出
• 通過 LED 指示燈和符合 TIA 的機制，實現(xiàn)全面的診斷功能。
• 利用數(shù)據(jù)記錄擴展了診斷功能
• 利用每個統(tǒng)計數(shù)據(jù)記錄進行完整的設備監(jiān)視，使用數(shù)據(jù)記錄進行當前值監(jiān)視
• 通過 PROFIBUS/PROFINET 總線，借助來自用戶程序的數(shù)據(jù)記錄進行規(guī)劃
• 使用來自用戶程序的命令數(shù)據(jù)記錄控制電機起動器
• 可拆卸式模塊化控制裝置 — 更換裝置更快捷。由于現(xiàn)有的接線都在控制裝置上，更換時只需更換一個裝置即可，裝置故障時可以降低成本。
• 利用 Motor Starter ES 軟件在 Step7 HW Config 內進行規(guī)劃（訂購選件：調試軟件）
• 借助 Motor Starter ES 軟件進行起動和診斷（訂購選項：調試軟件）
• ES 電機起動器的跟蹤功能，用于優(yōu)化起動和跟蹤處理器和裝置值

僅適用于 PROFINET IO：   電 話：（同號）

• 僅有一個母線系統(tǒng)，只用于從 MES 層到裝置的連接，無需路由器
• 總線上可以連接非常多的從站，可以靈活的設計總線結構
• 更換設備時的周邊設備識別功能是系統(tǒng)可以對更換上的裝置自動進行后規(guī)劃。
• 利用集成的無線連接功能，在困難環(huán)境中可以從工廠網段通過 WLAN 進行連接
• 工廠可以通過總線上大量的從站和終端電阻上述的簡單的進行擴展

安裝和裝配

M200D PROFINET/PROFINET 電機起動器由通訊模塊和電機起動器模塊構成。更新設備時只需更換電機起動器模塊。這就節(jié)省了時間和成本。通訊模塊作為總線上的站點仍然有效，所有其他系統(tǒng)組件可以繼續(xù)工作。這樣就防止了系統(tǒng)停機。

集成的插入式技術可以節(jié)約大量的接線成本：連接電纜可以直接插入到電機起動器模塊上，PROFINET 總線可以使用 M12 連接件經濟有效的連接裝置。所有版本的外殼尺寸都相同，這簡化了系統(tǒng)設計和轉換。

規(guī)劃和組態(tài)

所有的電機保護功能（限值和響應）可以用參數(shù)。

用戶進行規(guī)劃時有多個便捷的選項。我們還提供用戶友好型軟件 Motor Starter ES，除了用于在 STEP7 上進行直接規(guī)劃，該軟件還可以在出現(xiàn)設備更換時實現(xiàn)后期自動規(guī)劃。通過把編程設備直接連接到 PROFIBUS/PROFINET 總線上和 Motor Starter ES 試運行軟件上，這些設備還可以方便的通過總線從遠端的中心進行編程。利用數(shù)據(jù)組機制，在運行期間可以調整用戶程序中的參數(shù)，因此可以根據(jù)需要調整電機起動器以適應過程。利用 PC 和 Motor Starter ES 軟件，通過本地現(xiàn)場的點到點接口也可以進行規(guī)劃。

數(shù)字輸入和輸出可以靈活的分配功能，從而適應所有傳送器系統(tǒng)應用的要求。所有的數(shù)字輸入和輸出都可以循環(huán)過程成像。所有用于監(jiān)視功能及其響應的限制值都可以規(guī)劃，因此可以根據(jù)應用調整。它的設計與其他 SIRIUS M200D 電機起動器產品、變頻器和 ET200pro 周邊系統(tǒng)兼容。

僅適用于 M200D PROFINET 電機起動器

集成的周邊設備識別功能可以確保在進行設備更換時不必手動分配設備名稱。可以自動由臨近的裝置進行分配，這些裝置記錄了其它臨近裝置的“名稱”。如果需要更換一個裝置，無需在進行試運行工作。

新一代的電機起動器具有功能*、靈活性高和自動化程度高等特點。對于大規(guī)模、高自動化程度的系統(tǒng)組件的通訊，我們*使用 PROFINET，由于可以使用數(shù)據(jù)記錄（統(tǒng)計數(shù)據(jù)、測量值和設備診斷數(shù)據(jù)）監(jiān)視設備和工廠，通過控制室對工廠進行更深入廣泛的了解，所以可以可持續(xù)性的提高工廠的可用性。

運行

電機起動器記錄實際的電流流向。由于設定值過量程或欠量程的相關消息確實可靠，評估可規(guī)劃的固態(tài)過載保護的電流可以提高驅動器的利用率。

診斷和維護

可以通過多種機制進行診斷，*根據(jù)客戶的需要選擇。

電機起動器兼容了 TIA（全集成自動化）診斷，這就是說在識別出故障時，會發(fā)出一個診斷報警信號，它會使用 SIMATIC 控制器調用診斷-OB。通?？稍谟脩舫绦蛑蟹治鲈摴收稀?/p>

M200D 電機起動器可以以數(shù)據(jù)記錄的形式提供豐富的診斷數(shù)據(jù)。我們提供的功能在市場上是*的?？梢栽谘b置上讀取數(shù)據(jù)，電機起動器對設備和過程的監(jiān)視是*的。

電機起動器具有 3 個內部日志，用于查詢裝置故障、電機起動器脫扣和其它事件，這些都帶有時間戳。這些日志可以在運行中以數(shù)據(jù)記錄的形式從電機起動器上讀取出來，為工廠所有人提供工廠狀態(tài)和工作過程的各方面信息，同樣可以改進工廠的運行情況。

從站指針和統(tǒng)計數(shù)據(jù)功能使您可以zui大程度的讀取電機起動器內部當前值或開關數(shù)量，用于工廠監(jiān)視。這是您不僅可以監(jiān)視到過程中的偏差，還可以優(yōu)化初始試運行。用戶可以通過它收集有關過程中實際裝置負載的信息，并用這些信息優(yōu)化自己工廠的維護間隔設置。

電機起動器上的裝置診斷數(shù)據(jù)記錄包含了所有裝置的狀態(tài)、組態(tài)和通訊狀態(tài)信息，供中心設備和工廠監(jiān)視使用。

利用安裝和維護功能（I&M），所使用的模塊上的信息（I&M）一方面可以存儲在電機起動器上，另一方面，用戶可以在組態(tài)期間數(shù)據(jù)（I&M），如位置名稱。I&M 用于故障查找和定位設備中硬件修改，或檢查系統(tǒng)組態(tài)。這樣一來使訂購裝置變得非常容易。

利用集成的維護定時器可以進行預防性維護，從而提前防止工廠停機。

另一個新增功能是 ES motor starter 軟件中集成的 TRACE （跟蹤）功能。該功能用于幫助用戶記錄發(fā)生脫扣事件后與時間相關的測量值。這樣就可以根據(jù)時間記錄和優(yōu)化工藝過程。

可以使用帶有集成手動操作功能的訂購選件對驅動器進行本地控制。這是 M200D PROFIBUS/PROFINET 電機起動器優(yōu)于市場上其他電機起動器的另一新開發(fā)的功能，并且為系統(tǒng)帶來創(chuàng)新技術、zui大的利用率和透明度。

帶 PROFIenergy 的 M200D PROFINET 電機起動器

不斷提高的源價格、范圍的環(huán)境問題以及氣候變化的威脅，將使我們更加清醒地認識如何使用能源。

通過 PROFIenergy，可進行積極和有效的能源管理。

PROFIenergy 是 PROFINET 的一個可由所有廠商采用的與廠商無關的行規(guī)，已由 PNO 實現(xiàn)標準化，支持在停歇時間內關斷電氣設備和測量能量流。

在 PNO（PROFIBUS 用戶組織）中，廠商和用戶一起聚集在一起，針對標準化通訊技術 PROFIBUS 和 PROFINET 達成*。

在停歇時間內進行關斷

PROFIenergy 支持在停歇時間內有目標地關斷用電設備。

這種關斷可能是時間為幾分鐘的短時間計劃中斷（如在午休時間）、較長時間的停歇（如夜間）或未做計劃的停歇。在不需要任何電源時，總會節(jié)省電能。

基于能源管理對能量流進行測量和可視化

能源管理的目標是在從能源采購直至能源使用的整個過程中，經濟而環(huán)保地優(yōu)化公司內的能源利用。

通過隨時間對能源消耗進行分析，可以控制能量流動，避免能源需求高峰，提高等級，從而節(jié)約成本。

通過 PROFIenergy，可以用一種統(tǒng)一的形式從設備讀取能耗數(shù)據(jù)。這種能耗數(shù)據(jù)將在運行期間進行記錄，并可以在控制面板等設備上或在提供的能源管理軟件包中顯示。這樣就可確保測量的參數(shù)以一種與廠商無關的統(tǒng)一形式顯示，并具有可供用戶進一步處理的結構。因此，這些 PROFIenergy 功能為在運行期間進行積極的負載和能源管理提供了基礎。