DP、PA协议介绍 PPT
PROFIBUS中PA协议版详细介绍及应用资料讲解
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6.5 DP-V1报文详解
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
2. 组态报文
该报文和上一章的组态报文一样，但DP-V1中的组态报 文中的DU部分肯定是属于特殊模块组态那一类的。它 的不同体现在制造商特殊数据部分。在DP-V1中，因为 涉及到过程控制中模拟量的处理，所以制造商特殊数据 字节用来进一步说明该模块输入、输出或输入/输出的 性质，该字节中数值不同代表的I/O性质不同。要注意 ，若为输入/输出时，其次序是先输出，后输入，请参 考上一章该部分讲解。
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6.4 PA的行规
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
1. 概述
行规及行规的作用 独立于任何制造商 互换性和互操作性 定义了具体的一类设备的性能、参数规范等
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6.4 PA的行规
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
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6.4 PA的行规
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
5. PA的数据表示 大部分参数用32位浮点数表示 再加上一个字节的“状态信息”，来表示参数值的质量。
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本章内容
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
1. PROFIBUS-PA概述 2. PA的通信协议 3. PA的系统结构 4. PROFIBUS-PA的行规 5. DP-V1报文详解 6. PROFIBUS-PA的现场安装 7. 现场总线本质安全概念（FISCO） 8. FDT/DTM技术及其应用 9. PROFIBUS-PA简单系统应用举例
关于PROFIbus总线
关于PROFIbus总线（１）三种PROFIBUS(DP．FMS．PA)均使用一致的总线存取协议。
该协议是通过OSI参考模型第二层（数据链路层）来实现的。
它包括了保证数据可靠性技术及传输协议和报文处理。
（２）在PROFIBUS中，第二层称之为现场总线数据链路层（Fieldbus Data Link - FDL）。
介质存取控制（Medium Access Control - MAC）具体控制数据传输的程序，MAC必须确保在任何一个时刻只有一个站点发送数据。
（３） PROFIBUS协议的设计要满足介质控制的两个基本要求：①．在复杂的自动化系统（主站）间的通信，必须保证在确切限定的时间间隔中，任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务。
②．在复杂的程序控制器和简单的I/O设备（从站）间通信，应尽可能快速又简单地完成数据的实时传输。
因此，PROFIBUS总线存取协议，主站之间采用令牌传送方式，主站与从站之间采用主从方式。
（４）令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的时间内得到总线存取权（令牌）。
在PROFIBUS中，令牌传递仅在各主站之间进行。
（５）主站得到总线存取令牌时可与从站通信。
每个主站均可向从站发送或读取信息。
因此，可能有以下三种系统配置：①．纯主－从系统②．纯主－主系统③．混合系统（６）以一个由３个主站．７个从站构成的PROFIBUS系统为例。
３个主站之间构成令牌逻辑环。
当某主站得到令牌报文后，该主站可在一定时间内执行主站工作。
在这段时间内，它可依照主－从通讯关系表与所有从站通信，也可依照主－主通讯关系表与所有主站通信。
（７）在总线系统初建时，主站介质存取控制MAC的任务是制定总线上的站点分配并建立逻辑环。
在总线运行期间，断电或损坏的主站必须从环中排除，新上电的主站必须加入逻辑环。
（８）第二层的另一重要工作任务是保证数据的可靠性。
PROFIBUS第二层的数据结构格式可保证数据的高度完整性。
（９）PROFIBUS在第二层按照非连接的模式操作，除提供点对点逻辑数据传输外，还提供多点通信，其中包括广播及选择广播功能。
profibus-PA协议
Prcess Fleld
Bus-PA
1.PROFIBUS-PA的概述
绪－2
•
1.PROFIBUS-PA的概述
FMS——最初的PROFIBUS
首先，让我们回顾一下PROFIBUS系统
系统，车间级，大数据量的
数据传输
PROFIBUS
DP —用于电气自动化和设 备自动化中快速的数据交换， 具有设备简单，价格低廉，
绪－6
2.PA的通信协议
PROFIBUS的通信协议模型
让我们再回顾一下PROFIBUS的通信协议模型
绪－7
2.PA的通信协议
1.DP-V1的组成
它是DP-V0的扩展版本。 DP-V1包括循环数据交换和专为过程控制而设 计的非循环数据交换，非循环数据主要指过程 参数的上下限和报警范围，以及制造商的一些 特殊数据。 典型的DP-V1的总线循环周期如下图所示
绪－15
3 PA的系统结构
使用链接模块的PROFIBUS网络
PROFIBUS-DP up to 12 Mbit/s
DP/PA 链接器
24 V
J J
模板扩展，中央模板 最多带3个耦合器)
(
PROFIBUS-PA 31.25 kbit/s
x
Non-Ex: 最多 30 个现场设备 Ex: 最多 3 x 10 个现场设备
绪－17
4 PA的行规
PA行规中的信号链 设备中过程控制变量的 处理过程如图所示 信号链的划分分两个子 过程 “测量/执行”（校 准、线性化、定标换 算）的功能在变送块 中； “预处理测量值/后 处理设置”（筛选、 限定值控制、故障安 全行为、运行模式选 择）的功能在功能块 中。
DP_PA Link and DP_PA Coupler
DP/PA Coupler and Link （DP/PA耦合器和连接器）
耦合器和连接器的区别：
FDC 157-0 单独作为DP从站使用，就是耦合器；
FDC 157-0 和IM153-2 一起使用，就是连接器。
DP总线冗余时，DP/PA连接器的两种冗余模式：有源现场分离器（AFS ），有源现场分配器（AFD）
DP/PA连接器的冗余和非冗余混合模式：有源现场分离器（AFS ），有源现场分配器（AFD）
DP/PA耦合器和连接器的组态：如下例：
FDC 157-0做耦合器使用时，只是在电气上把DP和PA隔离开了，而逻辑上还是在同一个网段的，所以地址不能重叠（如下图红色圈内的设备地址）；而作为连接器使用时，不仅在电气上而且在逻辑上把DP和PA分成了不同的网段，不同PA网段的设备地址互不影响，可以出现重叠（如下图蓝色圈内的设备地址）。
由于耦合器在逻辑上还是同一个网路，所以下图蓝色圈内组态在DP网路上的7号设备实际挂接在PA网络上。
而作为连接器使用时，组态显示的就是在PA网络上。
有DP/PA耦合器或者连接器时，DP总线波特率要改为45.45Kbps, PA网络不用修改，这样实际中PA网络的传输速率是31.25Kbps 。
订货号：。
DPPA协议介绍
DPPA协议介绍DP（Differential Privacy）和PA（Privacy Amplification）是两种用于保护个人隐私的协议。
这两种协议在信息保护方面有着不同的应用和设计原理。
下面将详细介绍DP和PA协议。
首先，DP（Differential Privacy）是一种保护数据隐私的技术和原则。
它的基本思想是通过添加噪声对数据进行处理，以保护个体的隐私信息。
DP主要应用于数据收集和分析领域，旨在提供对分析结果的保密性和个人身份的保护。
在DP协议中，噪声的添加是一个重要的步骤，它通过使得统计结果的变化足够大，以使个体的隐私信息不可明确识别。
在具体应用中，DP协议需满足以下两个条件：差分隐私定义和计算密集度。
其次，PA（Privacy Amplification）是一种用于加强信息传输过程中的隐私保护的协议。
在信息传输中，由于通信过程中的不确定性和噪音，容易导致信息泄露。
PA协议通过提供随机化和加密的手段，以减小信息泄露的风险。
PA协议主要应用在密码学和通信领域，帮助确保信息传输的机密性和完整性。
在PA协议中，随机化和加密是两个关键步骤，它们通过扰乱和隐匿部分信息以保证通信中的隐私和安全。
DP和PA协议在设计原理和实际应用中存在一些不同点。
首先，DP协议主要关注的是隐私保护，通过噪音添加来保护个体隐私。
而PA协议则更加关注信息传输过程中的安全性，通过随机化和加密来保护信息的机密性和完整性。
其次，DP协议更注重保持数据的可用性和可分析性，旨在提供对数据的统计结果使用，并可以对用户进行统计分析。
而PA协议更侧重于保持信息的机密性，主要用于确保信息在传输过程中的安全性。
此外，DP和PA协议在应用领域和目标对象上也有不同。
DP协议主要应用于数据分析和隐私保护，在社交媒体、医疗数据、金融数据等隐私敏感领域具有广泛的应用。
PA协议主要应用于网络通信和信息传输领域，在互联网、电子商务、金融交易等信息交换中起到重要的作用。
PROFIBUS中PA协议版详细介绍及应用资料讲解
电缆长度 最长可达1900m，在危险区域最长可达1000m。 中继器 最多可扩展至4台，使用中继器可使电缆距离延伸到10km。
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6.2 PA的通信协议
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
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6.4 PA的行规
3. PA行规中的信号链
设备中过程控制变量的处理过程如图所示 信号链的划分分两个子过程
“测量/执行”（校准、线性化、定标换算 ）的功能在变送块中； “预处理测量值/后处理设置”（筛选、限 定值控制、故障安全行为、运行模式选择） 的功能在功能块中。
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6.4 PA的行规
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
4. PA设备中的数据 PA中的数据分循环数据和非循环数据 循环数据的交换使用MS0通信； 非循环数据的交换使用MS1（DPM1和从站之间）或MS2（DPM2和从站之间）通信 。
本章内容
● PROFIBUS-PA 及DP-V1
1. PROFIBUS-PA概述 2. PA的通信协议 3. PA的系统结构 4. PROFIBUS-PA的行规 5. DP-V1报文详解 6. PROFIBUS-PA的现场安装 7. 现场总线本质安全概念（FISCO） 8. FDT/DTM技术及其应用 9. PROFIBUS-PA简单系统应用举例
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第6章PROFIBUS PA
安装在网络的末端，用于吸收信号反射，提 高通信质量。
终端电阻
实现不同设备之间的物理连接，确保数据传 输的可靠性。
光纤转换器
在需要长距离、高速率或电磁干扰较大的场 合，可将PROFIBUS PA信号转换为光纤信号 进行传输。
04
PROFIBUS PA通信过程
数据传输过程
数据帧格式
01
PROFIBUS PA采用特定的数据帧格式进行通信，包括起始符、
能力和低的误码率。
03
通信速率与距离
PROFIBUS PA支持多种通信速率，最高可达12Mbps，通信距离可达
数千米，满足工业现场长距离、高速通信的需求。
PROFIBUS PA传输介质
传输介质类型
PROFIBUS PA支持多种传输介质，包括双绞线、光纤和无线等，可根据实际需 求选择合适的传输介质。
PROFIBUS PA发展历程
1980年代末期，德国开始研发PROFIBUS技术，并在1990 年代初推出PROFIBUS DP（Decentralized Periphery） 标准，用于工厂自动化领域。
随着过程工业对通信需求的不断提高，PROFIBUS国际组 织（PI）在1990年代末期开始研发PROFIBUS PA标准， 并于2000年代初正式发布。
01
石油和天然气工业
PROFIBUS PA可用于石油和天 然气开采、运输、加工和储存等 环节中的自动化控制系统。
02
03
电力和能源工业
PROFIBUS PA可用于电力和能 源系统中的自动化控制，如发电 机组控制、变电站自动化、能源 管理和分布式能源等。
04
02
PROFIBUS PA技术原理
PROFIBUS PA通信协议
PROFIBUS DP和PA有什么差别
PROFIBUS DP和PA有什么差别？2012-11-05 10:51:31| 分类：工控|现场总线|字号订阅问题：PROFIBUS DP和PA有什么差别？答案：PROFIBUS DP和PA的差别在物理层。
它们都能从现场设备存取相同的数据。
Profibus DP 可以直接整合到SIMATIC PLC，但你必须使用耦合器（coupler)才能将PROFIBUS PA转换成PROFIBUS DP信号民。
Profibus DP 提供最高12 Mbit/s (MAG6000 and MASS6000 只支持1.5 Mbit/s) 的通信速率，但Profibus PA 只有一个固定的通信速率31,25kBit/s.Profibus PA 可应用于本质安全等防爆场合，但PROFIBUS DP不能。
Profibus DP和PA在应用方面的区别，大家解释的非常清楚，下面是它们在物理层方面的区别：（1）DP采用RS485电气标准，两根电缆仅传输数据，不能供电；PA采用IEC1158-2 MBP-IS标准，两根电缆除了传输数据外，还可以为仪表供电；（2）传输速率方面，DP可以是9.6K、19.2K、45.45K、93.75K、187.5K、1.5M、3M、6M、12M；PA只能为31.25K；（3）编码方面，DP为NRZ,即不归零编码；PA为Manchester，即曼彻斯特编码；（4）数据格式方面，DP为基于字符的异步传输方式，每个字符包括11位，即1个起始位、8个数据位、1个停止位和1个奇偶校验位；PA为基于帧的同步传输方式，每次发送一个数据帧；（5）数据校验方面，DP为1 Bit的奇偶校验；PA为16 Bit的CRC校验；PROFIBUS概述与应用一、PROFIBUS的概述1 PROFIBUS现场总线技术的产生早在 20 世纪80年代中期，国外就提出了现场总线，但研究工作进展缓慢，且没有国际标准可以遵循。
直到1984 年，美国仪表协会（ISA ）下属的标准与实施组工作中的ISA/SP50开始制订现场总线的标准。
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回路电阻
线径
线截面积
每单位长度的电容
电缆类型 A
屏蔽双绞电缆
135 ... 165
110 / km
0.64 mm > 0.34 mm < 30 pF / m
PROFIBUS DP终端电阻要求
第一个站 VP B A DGND
总线终端 390 220 390
数据线 B 数据线 A
总线终端
TB; Nr. 18; 20.6 0->10
PS
EIA-485 / 光纤
PROFIBUS DP
客户端 / 服务器 非周期性通讯
MBP-IS / IEC 61158-2
PROFIBUS PA
PS
PS
PS
Response ORKe.sSpuocncseess
7->2
1100-->>20
5.865 Good 17.375 Good
每段线缆长度可达1900米（非本安） 使用屏蔽双绞线
PROFIBUS PA网络拓扑
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A: 树形
B: 线形
C: 线和树 D: 线、树和中继器
Profibus PA的网络安装规则
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线形和树形结合
PA耦合器和 总线电源
树形拓扑
主干线缆
分支线缆
Non-Ex
Number of
devices on bus
并不是所有设备都支持这10个传输速率 (GSD文件中定义 了所支持的速率) PROFIBUS DP 段的最大电缆长度和传输速率有关
Profibus PA简介
15
PROFIBUS PA 是符合 IEC 61784-1:2002 Ed1 CP 3/2 标准的开放 式总线系统。
PROFIBUS PA物理层基于IEC61158-2 , 信号采用曼切斯特编码 使用扩展的PROFIBUS-DP协议进行数据传输 每段最多连接32台设备（非本安），最多使用4个中继器进行扩展 传输速率： 31.25K 支持总线供电技术和本质安全 PROFIBUS-PA 主要用于连接现场智能仪表，如压力、温度、液位、 流量等变送器及其执行机构等
1 -
13 - 14
15 - 18
19 - 24
25 - 32
终端电 Ex
阻
1- 24
length of spur 120 m
90 m 60 m 30 m
0m
30 m (FISCO)
线形拓扑
使用集线器来隔离 Ex / NonEx
24 VDC 115 VAC 230 VAC
Trunk Cable (EEx e)
传输速率： 9.6Kbit/sec~12Mbit/sec PROFIBUS RS485的传输方式以半双工、异步、无间隙同步为基础进行数据交换。 数据帧11位。 PROFIBUS物理层支持光纤通信 可以连接远程I/O、执行机构、智能马达控制器、人机界面HMI、阀门定位器、变 频器等智能设备
5V
0V
390Ohm 220Ohm 390Ohm
1500
6000
19.2
93.75 500
3000 12000
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
PROFIBUS DP 电缆要求 编织护套-> 防护频
A-线, 绿色 (-)
率 < 50 MHz
B-线, 红色 (+)
参数
电缆设计 浪涌阻抗
金属箔片 ->防护频 率 > 50 MHz
DP、PA协议介绍
SUPMAX800控制系统
2
操作员站
操作员站
工程师站
组态软件 监控软件 历史软件 设备管理软件
SUPMAX 控制器
SUPMAXNET网络 SUPMAX 本地I/O
PROFIBUS DP网络
PROFIBUS PA网络
DP/PA 耦合器
PROFIBUS DP 远程I/O
PROFIBUS PA协议 智能仪表
!
PROFIBUS DP总线每段的最大长度取决于传输速率
使用阻抗150 Ω的屏蔽双绞线 并且回 路电阻（ Loop resistance ）< 110
Ohm/km.
最大电缆长度 [m]
1200 1000 400
200 100
两设备之间最小1米(避免干扰)
传输速率 [kbps]
9.6
45.45
187.5
……
5V
390Ohm
总线终端 电阻开关
220Ohm 390Ohm
0V
连PROFIBUS电缆
Profibus DP通信
5
PROFIBUS 通讯
操作站
工程师站
Ethernet/TCP-IP
控制器
RReeqquueesstt 22->->1570
1&2 类主站 主站 / 从站
周期性通讯
2
Engineer 设置参数2 类主站 0
....
....
Spur Cable
Ex Hub or Multi-barrier
Ex Number of devices on bus 1 - 12 13 - 14 15 - 18 19 - 24 25 - 32
最后一个站
390 220 390
VP B A DGND
AB 站2
AB 站3
•Profibus DP布线规则
•Profibus DP布线规则
PROFIBUS DP传输数率及线缆长度
避免使用红区中的速率，因为使用这 些速率时信号易受干扰
9.6 19.2 45.45 93.75 187.5 500 1500 3000 6000 12000 kbps
Author / Title of the presentation
HART协议或常规智能仪表
集成PROFIBUS设备
3
以太网
控制器
GSD
PROFIBUS DP
....
GSD+EDD
PA link
PROFIBUS PA
HART
EDD
Profibus DP简介
4
GB/T 20540-2006 中国国家标准 PROFIBUS DP 是符合 IEC 61784-1:2002 Ed1 CP 3/1 标准的开放式总线系统。 PROFIBUS(RS485)使用的是屏蔽双绞电缆，PROFIBUS的第一层实现对称的数 据传输，一个总线段的导线是屏蔽双绞电缆，段的两端各有一个终端电阻。
7
10
17RR.e3es572qp-5->>uoG25enosstoed
Response
5->2
17.375 Good 30
5
12
Profibus DP网络安装规则
7
Bus terminal
Repeater
Repeater
TD
一个网段最大有32个元件 ( 包括 RepeIa/Oter等 ） 两个中继器间最大有30个站 每一个网段终端必须有终端电阻 每个DP主站最多挂接123个从站