使用 PROFIsafe 行规的安全通信

通过 PROFIsafe 行规，可将安全通讯无缝集成到 PROFIBUS PA 中。您无需针对安全相关应用而组态单独的安全总线。采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS PA 已集成到过程自动化 Safety Integrated 安全系统当中。西门子公司为过程自动化中的故障安全、容错应用而提供的综合系列产品与服务，为用户提供了极具吸引力而又经济有效的替代方案，用以隔离安全系统。

冗余架构

您可以根据自动化任务和相关安全要求来分别确定工厂控制器、现场总线和 I/O 级的冗余程度，并将它们与现场仪表相匹配（灵活模块化冗余，FMR）。有关 PROFIBUS PA 的冗余结构的概览，请参见“设计”下面的内容。

PROFIBUS PA 到 PROFIBUS DP 的网络转换

**将 PA link 用作从 PROFIBUS PA 到 PROFIBUS DP 的网关。使用 PA link 时，PROFIBUS DP 上的传输速率与从属 PROFIBUS PA 段无关。PA link 的组态取决于现场总线架构。“PA 路由器”一节中描述的耦合器类型可用于进行组态。在数据量较小（小数量框架）和时间要求较低时，DP/PA 耦合器也可作为一个网关在独立模式中运行。

采用 PROFIBUS PA 行规而实现的分布式现场自动化的优点是，硬件成本较低，组态经济有效，运行安全性提高，可顺利进行维护。以下特点对这些优点进行了很好的诠释：

• 从传感器直到控制级的模块化和统一性，可以实现新的工厂理念
• 通过在危险区域中使用现场总线实现本质安全应用
• 通过冗余 PROFIBUS PA 架构（带有耦合器冗余的环型和线型拓扑结构）可实现从自动化系统（控制器）直至 PA 现场设备的柔性模块化冗余 (FMR)
• 以较低的设备和布线成本实现安全相关应用和容错应用
• 现场设备（PROFIBUS PA和 HART 以及 SIMATIC PDM，多供应商）的简单集中工程设计，显著降低组态成本
• 将双线电缆用于供电和数据传输，安装十分简便
• 通过简化环路检查而降低调试成本
• 借助于简单的布线和丰富的诊断功能，降低维修和保养成本

将 PA link 作为 PA 路由器使用时的基本 PROFIBUS PA 设计形式

下面介绍基本 PROFIBUS PA 设计形式。这些组态示例中，PA link 都被用作 PA 路由器。

但是，PA 路由器仅能通过 DP/PA 耦合器实现。随后，可直接在耦合器上进行 PROFIBUS DP 连接，而不是按接口模块进行连接。

有关 PROFIBUS PA 设备的限制数量，请参见“技术数据”中的数据。

带单个耦合器的线型结构

在一个**多带有 5 个 DP/PA 耦合器且用作 PA 路由器的 PA link 上，通过单个耦合器（对于带环型或耦合器冗余的混合组态，**多 3 个），**多可运行 5 条 PROFIBUS PA 线路（线型网段）。

在带单个耦合器的线型结构中，每个线型网段均连接至 PA 路由器的一个 DP/PA 耦合器。PA 路由器可连接到单一或冗余 PROFIBUS DP。

FDC 157-0 是 DP/PA 耦合器的首要选择。使用该耦合器时， PA 设备可以通过有源现场分配器 AFD4 和 AFD8（获准用于 Ex 区域 2/22）及 AFDiS（获准用于 Ex 区域 1/21）集成到总线网段。PA 设备通过防短路分支线路连接至这些现场分配器。

在一个总线段上，可以运行**多 8 个类型为 AFD4/AFD8 的现场分配器、5 个类型为 AFDiS 的现场分配器以及 5 个类型为 AFDiS 和 AFD4/AFD8（组合）的现场分配器。从 DP/PA 耦合器离开的总线末端处的**后一个现场分配器会自动激活其总线端接电阻器。

危险区域中符合 Ex 区域 1/21 或 0/20 要求的本质安全 PA 设备主要通过有源现场分配器 AFDiS 集成到总线网段。对于 Ex 区域 1/21 中的 PA 设备，也可以通过 PA 路由器上的总线网段连接至 DP/PA 耦合器 Ex[i]。这些设备通过 SplitConnect 分接头（通过分支线路或直接通过 SplitConnect M12 出口）单独集成到总线网段。总线网段的端接需要使用 SplitConnect 端接器。

通过将各个设备按组分配给不同的总线网段，可以实现设备级柔性模块化冗余。

带冗余耦合器的线型结构

在单个或冗余 PROFIBUS DP 上可作为 PA 路由器运行的 PA 链接器只能配有一个冗余 DP/PA 耦合器对（也可以配置**多 3 个单个耦合器）。冗余的 DP / PA 耦合器对,可以用于带有源现场分离器 (AFS) 的线型结构，也可用于环型结构。

对于线型架构，AFS 连接至 PA 路由器中的冗余 DP/PA 耦合器对 (2 X FDC 157-0)。它将所连接的总线网段连接至两个冗余 DP/PA 耦合器中正在工作的那个。DP/PA 耦合器的更换无需中断当前的运行。

这些 PA 设备通过有源现场分配器 AFD4、AFD8 或 AFDiS 集成到总线型结构的总线段中。现场分配器的数量限制也与前者相同（**多 8 个 AFD4/AFD8、5 个 AFDiS，或者**多 5 个可任意组合的 AFDiS 和 AFD4/AFD8)。

带有耦合器和介质冗余的环形结构

通过 PA 路由器的冗余 DP/PA 耦合器对 (2 X FDC 157-0)，也可以构建带有自动总线端接功能的环网网段，用以取代带 AFS 的总线网段。除了环网网段之外，在该 PA 路由器上只能组态带有独立耦合器的总线网段。PA 路由器可以连接到单一或冗余 PROFIBUS DP。

PA 现场设备通过有源现场分配器 AFD4、AFD8 或 AFDiS 集成到环网网段，现场分配器的数量由总线结构决定（**多 8 个AFD4/AFD8、5 个 AFDiS，或者 5 个可任意组合的 AFDiS 和 AFD4/AFD8）。这些现场分配器具有电气去耦的防短路分支线路连接器，用于连接 PA 设备。

在设备级上，可通过将不同现场分配器上的各个设备进行分组来实现灵活的模块化冗余。

环型结构的特殊优点：

• 高可用性
• 可对主机系统的智能型 DP/PA 耦合器 FDC 157‑0 进行透明冗余管理
• 通过用于在 DP/PA 耦合器 FDC 157‑0 和有源现场分配器 AFD4、AFD8 和 AFDiS 中进行自动总线端接的有源总线端接器，可以：
  • 在发生短路或开路时，对故障子网段进行自动、平稳的隔离
  • 在运行阶段改变环网组态和仪表配备，包括添加和减少环网网段
• 以较低的设备和布线成本实现安全相关应用和容错应用

总线网段和分支线路的电缆长度

PROFIBUS PA 基于电气传输部件。现场设备的数字量数据传输和电源供电均采用了双线屏蔽电缆。

借助线型、树型和环型拓扑，可组态**长约 1.9 km 的总线网段。若采用 AFD4/AFD8 有源现场分配器，则在计算总线网段的总长度时，还必须考虑用于连接设备的分支总线的长度以及电缆的规格要求。AFDiS 上的分支线路与总线网段的总长度无关。

对于带有有源现场分配器的总线段，分支总线可具有以下**长度：

• **长 120 m（符合 IEC 61158‑2 标准）
• **长 60 m（符合 IEC 60079‑27 (FISCO) 标准）

如果使用 AFD4/AFD8 有源现场分配器，则必须根据总线网段的分支线路数量，适当减小这些**值（有关详细信息，请参见“技术规格”一节）。对于有源现场分配器 AFDiS 而言，由于集成了中继器功能，因此无需减小这些值。

SIMATIC 现场总线计算器可帮助计算和设计现场总线段：
http://support.automation.siemens.c o m/WW/view/de/53842953

对于危险区域中的本质安全 PA 设备，建议**通过有源现场分配器 AFDiS 集成进总线网段。对于 Ex 区域 1/21 中的 PA 设备，也可以通过 PA 路由器上的总线网段连接至 DP/PA 耦合器 Ex[i]。在此类组态中，单个分支线路的**长度缩短至 30 m，单个总线网段的**长度缩短至 1 km。

总线网段自动进行端接（在带有有源现场分配器 AFD4、AFD8、AFDiS 的体系结构中），或通过 PROFIBUS PA 的无源端接部件（SpliTConnect 端接器）进行端接。