Profibus DP vs. Profibus PA

这期和大家分享Profibus DP和Profibus PA的差异。

三种类型

Profibus 有三种兼容版本：

• Profibus-DP
• Profibus-PA
• Profibus-FMS

当然，在自动化工厂的同一网络中，可以根据实际的应用需求混合使用。

详细说明

自动化工厂的通用场景：

• 控制室，里面放置了几台工业计算机（PC、PLC等）；
• 车间，那里你能找到许多传感器。

核心的实际就是如何将他们之间连接起来，最终按照实际的工厂加工需求进行采集和控制。

最早的方式，可能是一个个的和控制系统连接：

这种方式缺点显而易见：线缆多、布线复杂，效率低且维护性差。那么利用总线便可以解决这种问题。

Profibus-DP

PROFIBUS DP是 Profibus 最常用类型之一，也被称为标准 PROFIBUS。这个类型的主要优点是：即插即用，数据传输可以非常快速，并且在全球生产环境中最常用。

这个类型特别设计用于自动化控制系统与设备级别的分布式 I/O 之间的高速数据通信。中央控制器如 PC 或 PLC 通过高速串行链路与它们的分布式现场设备进行交互。因此，通过分布式设备进行的大部分数据通信可以周期性地进行。

除了执行周期性功能外，还可以通过允许配置、诊断和处理报警来获取非周期性通信功能，特别是对于智能现场设备。Profibus DP 支持总线上多达 126 个节点，允许多个主设备，但只有当所有从设备都连接到单个主设备时才可用。

PROFIBUS DP 包括三个不同版本 DP-V0、DP-V1 和 DP-V2。我们上一期详细介绍过：

Profibus-PA

Profibus PA 主要设计用于自动化过程（Process Automation）。因此，它允许不同的传感器以及执行器连接在单个公共总线上，甚至在本质上安全的区域。

PROFIBUS PA 允许在两根线上(国际标准 IEC 1158-2) 同时进行数字数据传输和电源供电，采用本质上安全的 MBP 传输技术（曼彻斯特编码；总线供电），这完全符合这些要求。它非常适合直接将电磁阀、传感器和气动执行器集成到过程控制系统中，这些设备位于操作环境的可达危险区域zone 1/21 or 0/20。

Profibus-PA 改进并取代了过程自动化中的传统系统，如 4-20 mA 和 HART。与 PROFIBUS DP 相比，Profibus PA 中的电源和数据在相同的两根线上传输。此外，PROFIBUS DP 和 PA 在使用和协议方面是相同的。

使用 PROFIBUS PA 配置文件进行分布式现场自动化的优势包括硬件开销低、工程成本效益高、操作安全性增加和维护无忧。这些优势通过以下特点得到强调：

• 从传感器到控制级别的模块化和统一性使新的工厂设计成为可能。
• 通过在现场危险区域使用现场总线，实现本质安全型应用。
• 采用冗余 PROFIBUS PA 架构（带有耦合器冗余的环形和线性拓扑）支持从自动化系统（控制器）到 PA 现场设备的灵活模块化冗余（FMR）。
• 安全相关和容错应用具有低设备和布线需求。
• 通过简单的、集中的现场设备工程（PROFIBUS PA 和 HART 使用 SIMATIC PDM，也可跨供应商）降低配置成本。
• 使用双线电缆进行公共电源和数据传输，简化了安装。
• 通过简化的回路检查降低调试成本。
• 由于简单的布线和全面的诊断能力，降低了维护成本。

Profibus-FMS

Profibus FMS 或 PROFIBUS 现场总线消息规范是一个通用解决方案，特别是用于单元级别的通信任务。它主要设计用于通过在 PLC 和 PC 之间传输复杂数据来进行交互。

这不适合用于低复杂性消息，否则在更复杂和更广泛的网络上进行通信。强大的 FMS 服务提供巨大的灵活性，并且也可以用于复杂和广泛的通信任务。

目前，PROFIBUS FMS 仍然被更多的操作员使用。Profibus-FMS（PROFIBUS Fieldbus Message Specification）在工业自动化中通常用于以下场景：

1. 车间级智能主站间通信：Profibus-FMS 最佳适用于车间级智能主站间的通用面向对象通信。它提供了一个MMS（Manufacturing Message Specification，制造报文规范）功能子集，支持大数量的数据传输，例如程序和数据块等 。
2. 复杂数据交换：Profibus-FMS 适用于传输复杂数据，特别是在需要高灵活性和复杂通信任务的情况下。它支持多主和主-从通信，点对点、广播和局部广播通信，周期性和非周期性的数据传输 。
3. 工厂自动化和信息管理：Profibus-FMS 可用于工厂自动化和信息管理，连接生产线上的各种设备，例如传感器、编码器、计量器等。它还可以连接制造执行系统（MES）和企业资源计划（ERP）等上层系统，实现工厂自动化和信息管理的集成 。
4. 中等传输速率的循环或非循环数据交换任务：Profibus-FMS 主要解决车间级通信问题，完成中等传输速率的循环或非循环数据交换任务。它定义了第一、二、七层，应用层包括现场总线信息规范和低层接口 。
5. 智能站间的通信：Profibus-FMS 提供了强有力的应用服务，支持智能站间的通信，适用于连接智能现场设备，如 PLC、PC、MMI（人机界面）。
6. 面向对象的协议：Profibus-FMS 是面向对象设计的，变量、参数、程序均设计为对象，每个对象都有确定的特性（如读、写等），所有对象被列在对象字典（OD）中 。
7. 多主网：车间级监控网络可采用Profibus-FMS，它是一个多主网，这一级数据传输速率不是最重要的，而是要能够传送大容量信息 。

DP vs. PA

我们通过下方表格来说明DP和PA之间的差异:

参考链接：

1. https://procentec.com/content/profibus-dp-vs-pa-what-are-the-main-differences/
2. https://www.elprocus.com/profibus/
3. https://www.realpars.com/blog/profibus