过程自动化现场总线技术

PROFIBUSPA过程自动化现场总线技术作者：［德］克·迪德里希/托·班葛曼主编惠敦炎译价格：48元书号：978-7-5621-3926-3出版社：西南师范大学出版社出版日期：2007年8月----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------内容简介“PROFIBUSPA-过程自动化现场总线技术”，这本书是由许多长期从事PROFIBUSPA仪表设备和组件开发、实践经验非常丰富的德国学者和资深专家共同撰写而成。它是迄今为止该领域一本难得的标准专著。本书引用一个实例来概述PROFIBUSPA-设备从设计到运行的各个阶段，并阐述PROFIBUSPA物理层传输技术和必要的设备、电缆与组件，包括安装通则与拓扑。书中叙述了以同一方式适用于所有PROFIBUS-设备的PROFIBUSPA-协议，PROFIBUSPA-行规及其V3.01修订版；深入地探讨了通信集成、调试与控制系统集成技术。另有一章专述产品的跟踪，人们从中可以预料自动化技术设备的数字化及其同企业的组织与经营过程的结合所产生的潜能。本书还详细地讨论了一个设备制造商为开发一个PROFIBUSPA-设备所必须经历的几个步骤，并讲述了以认证测试的形式来确保PROFIBUS-产品质量的措施。本书末尾扼要介绍了几个样板生产装置，以表明PROFIBUSPA-设备应用之广泛性。------------------------------------------------------------------------------------------------------------------作者介绍克里斯蒂安•迪德里希教授博士（Prof.Dr.ChristianDiedrich）在大学学习工程控制论和自动化技术，毕业之后曾在几家企业担任软件开发师和自动化设备设计师。自1992年起，他在德国马格德堡自动化与通信研究所（InstitutfuerAutomationundKommunikation(ifak)e.v.Magdeburg）担任部门主任和副所长。1994年马格德堡大学通过了他的题为“现场总线行规格式规范”的博士论文并授予他博士学位。自2006年4月以来，他担任马格德堡市奥托-冯-盖里克大学（Otto-von-Guericke-UniversitaetMagdeburg）的教授职位并担任“集成自动化系”主任。从2006年起，他担任该大学自动化研究所所长，掌管全所的业务。主要工作领域：分布式自动化系统的描述方法（功能块技术，现场总线行规，设备描述（EDD）,FDT,IEC61131,工程设计方法与信息管理（面向对象的分析与设计，UML,Web-技术），符合IEC61508的功能安全组件。在国家和国际标准化与专业委员会中，他参与制定例如IEC61499（工业测量与控制系统功能块）和IEC61840(过程控制功能块与电子设备描述语言EDDL)以及设备集成到分布式自动化系统中的技术（IEC62453FTD）等国际标准。他还活跃在PROFIBUS国际组织（PL）的各类工作组中并负责例如PROFIBUSPA-行规的制定。译者简介：惠敦炎，西门子（中国）有限公司A&DAS高级顾问，西南大学兼职教授。从1996年至今，一直从事PROFIBUS(-PA,-DP),PROFINET技术应用与标准化及其在中国的战略研究。今后工作重点在PROFIBUS与PROFINET的安全通信技术-PROFlsafe,PROFIBUSPA和自动化设备的电气安全标准化工作方面。------------------------------------------------------------------------------------------------------------------目录第1章引言1.1混合自动化1.1.1以PROFIBUS模块式结构实现混合自动化1.1.2混合生产设备中的连续通信1.1.3用户受益1.2什么是PROFIBUSPA？1.3本书阅读指南第2章入门示例2.1R&I(管道＆仪表)-流程图2.2PLT(测量点与调节点)-位置明细表2.3控制系统的结构2.4通信组态2.5仪表的参数化2.6控制器集成2.7可视化系统2.8诊断与维护第3章传输技术与安装3.1IEC61158-2物理传输技术3.1.1采用IEC61158-2的PROFIBUSPA之技术特征3.1.1.1同步传输格式3.1.1.2对第2层接口的适配3.1.1.31/2层管理3.1.2遵循IEC61158-2的本质安全传输技术3.2安装3.2.1电缆3.2.2连接技术3.2.2.1PROFIBUSDP的连接技术3.2.2.2PROFIBUSPA的连接技术3.2.3在易爆区域(Ex-区域)中的连接技术3.2.3.1PROFIBUSDP的Ex-e连接技术3.2.3.2PROFIBUSPA的Ex-e连接技术3.2.4辅助工具3.2.5总线各段同段耦合器和链接器的耦合3.2.6总线各段在Ex-区域中的耦合3.2.7总线段的终端3.2.8屏蔽3.3PROFIBUSPA网络设计3.3.1功率决算3.3.2EExia组件的选择与联接3.4拓扑结构3.4.1总线长度3.4.2计算举例3.4.3安全栅(Barrier)3.4.4多路安全栅(Multibarrier)3.4.4.1多路安全栅的任务和优点3.4.4.2简化设计3.4.5耦合器(Coupler)3.4.5.1段耦合器(Segmentcoupler)3.4.5.2PROFIBUSPA总线耦合器(Buscoupler)3.4.6链接器(Link)3.4.7远程I/O(RemoteI/O)3.4.7.1基本考虑3.4.7.2无PROFIBUSPA连接的信号3.4.7.3远程I/O基础3.4.7.4远程I/O与防爆类别为“本质安全或增强安全”的PROFIBUS3.4.7.5远程I/O的信号电路3.4.7.6远程I/O的功能安全(SIL-安全完整性等级)3.4.7.7HART®-通信与远程I/O3.4.7.8远程I/O与2类主站用于多条PROFIBUS总线3.4.7.9远程I/O优点小结第4章通信协议4.1PROFIBUS协议历史的解析4.1.1DIN19245中的PROFIBUS4.1.2EN50170:PROFIBUS成为欧洲标准4.1.3国际标准化4.1.4PROFIBUSPA设备的协议功能4.2PROFIBUS的设备类型与设备模型4.2.1设备类型为主站和从站的通信功能4.2.2PROFIBUSDP从站设备模型的演变4.2.3用设备基本数据文件(GSD)建立设备模型4.2.4设备模型与循环数据交换的关系4.2.5设备模型与非循环数据交换的关系4.2.6PA设备模型的特点4.3基于DPV0模型的循环数据交换4.3.1诊断与状况报文4.3.1.1标准诊断4.3.1.2用户特定的诊断4.3.2参数化4.3.3组态4.3.4在循环通道上的数据交换4.4非循环通信4.4.1非循环通信的通信服务4.4.2非循环写与读4.4.3C1通道连接的建立4.4.4C2通道连接的关闭4.4.5C2通道连接的监控4.5对DPV1模型总线时间特性的说明4.6总线访问方法DLL(数据链路层)4.6.1引言4.6.2报文结构与报文字符4.6.2.1令牌报文4.6.2.2状态询问4.6.2.3调用报文4.6.2.4调用报文中的流动控制4.6.2.5应答报文4.6.2.6应答报文中的控制字节4.6.2.7报文符号4.6.3信息循环4.6.3.1数据交换-循环的(cyclish)4.6.3.2数据交换-非循环的(acyclish)4.6.3.3状态询问4.6.3.4令牌传递4.6.4PROFIBUS系统的参数化4.6.4.1单主站系统(Mono-Master-System)4.6.4.2多主站系统(Multi-Master-System)第5章PROFIBUSPA行规5.1功能组件模型5.2积极参与制订行规的一些组织机构5.3以一个信号链为例说明行规的功能5.3.1传感器特征值的表述5.3.2校准5.3.3线性化5.3.4初始值(PrimaryValue)的单位5.3.5测量值的标度5.3.6测量值的过滤5.3.7极限值控制5.3.8操作方式5.3.9状态的构成5.3.10故障安全(Fail-Safe)行为5.4与设备相关的特性数据与功能5.4.1可读的产品型号商标5.4.2PA行规的写控制5.4.3在总线上进行的设备冷、热启动5.4.4设备有效标识号(IDENT_NUMBER)的切换5.5一般的行规定义与功能5.5.1块的构成5.5.1.1参数定义5.5.1.2标准参数“块对象BlockObject”5.5.1.3标准参数“静态审查StaticReview”(ST_REV)5.5.1.4标准参数“标志描述TagDescription”(TAG_DESC)5.5.1.5标准参数“观察对象ViewObject”5.5.2设备管理(DeviceManagement)5.6调节值的输出5.7行规参数的访问机制5.7.1非循环数据交换5.7.2循环数据交换5.8PROFIBUSPA行规V3.01的修订5.8.1浓缩状态与诊断5.8.1.1概述5.8.1.2应用方案之思考5.8.1.3PROFIBUSPA的解决方案5.8.2I&M功能5.8.2.1PROFIBUS中的识别与维护功能(I&M)5.8.2.2对I&M数据的存取5.8.2.3I&M数据的解释与评估5.8.2.4PROFIBUSPA行规的扩展5.8.3安全(Safety)5.8.3.1危险、风险、保护措施5.8.3.1.1危险与风险5.8.3.1.2风险的减少5.8.3.1.3保护措施5.8.3.1.4工业中的保护措施5.8.3.2功能安全(FunctionalSafety)5.8.3.2.1IEC61508与谁相关？5.8.3.2.2安全仪表系统(SafetyInstrumentedSystem,SIS)5.8.3.3安全完整性等级(SafetyIntegratedLevel,SIL)5.8.3.3.1推断所要求的SIL5.8.3.3.2低要求和高要求模式(LowDemandandHighDemandMode)5.8.3.3.3SIL(IEC61508)和AK(DIN19250)之间的比较5.8.3.3.4SIL等级划分与何相干？5.8.3.3.5何种设备可以在哪一级的SIL中使用？5.8.3.3.6如果对2台SIL2级仪表进行冗余操作，能否自动地达到SIL3？5.8.3.4设计与错误类别5.8.3.5审核与证明5.8.3.5.1尽量提高SIL是否有益？5.8.3.5.2为什么拥有一台符合SIL/SIS要求的设备对操作者十分有利？5.8.3.5.3制造厂家对设备的评估5.8.3.5.4需要何种证明？谁可以签发它？5.8.3.6过程自动化功能安全小结5.8.3.7PROFIsafe5.8.3.7.1PROFIsafe是干什么用的？5.8.3.7.2多种可能的、开放的解决方案5.8.3.7.3安全通信原理5.8.3.7.4PROFIsafe的故障安全协议5.8.3.7.5F-参数化5.8.3.7.6CRC-代码5.8.3.8PROFIsafe在过程自动化中的应用5.8.3.8.1i-参数化5.8.3.8.2PROFIBUSPA中的F-参数化5.8.3.8.3组态5.8.3.8.4调试的参数描述与属性5.8.3.8.5物理块的附加规定5.8.3.8.6写保护机制第6章仪表设备集成6.1概述6.2智能化现场设备技术发展的各个阶段6.3通信组态6.3.1概述6.3.2GSD工具6.4借助EDD完成参数化和调试6.4.1对应用的要求举例6.4.2EDD的编制6.4.3集成与测试