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常问问题

SIEMENS PROFIBUS 网络中可以接入多少台PA 仪表?

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5.0 分
  • 硬件组态与安装
  • 网络转换
  • 自动化系统与过程I/O
文档编号:F0119| 文档类型:常问问题| 发布时间:2024年03月06日
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本文主要介绍了如何利用Siemens Profibus PA网络设备计算Profibus PA 网段中可连接的Profibus PA仪表设备数量,涉及数据报文,电流,电压等的计算。

问题:SIEMENS PROFIBUS 网络中可以接入多少台PA 仪表?
解答:主要分以下几方面进行介绍:


1. PROFIBUS 系统总揽图
以S7-400为例,且使用DP/PA Link:

每个S7CPU 理论上可以链接的PA 仪表极限是10 x 123 x 64 =787,20 台


2. DP/PA Coupler 单独使用

以单DP 分支进行介绍,如果单条PROFIBUS DP 分支上没有DP/PA Link (连接器),仅有DP/PA Coupler(耦合器), 则单条DP 分支的接线图如下:

单条DP 分支在没有DP/P A 连接器的情况下,可链接的PA 仪表极限值为123 台。DP/PA 耦合器不占用DP 地址, 每台PA 仪表做为一个DP 从站,占用一个DP 地址。采用此链接方式,导致PROFIBUS DP 总线的通讯速率仅有45.45Bi t/s,无法满足一些控制要求,所以不建议采用。可以在没有DP/PA Link 的情况下,仅通过DP/PA 耦合器调试PA 仪表。


3. DP/PA Link 与DP/PA Coupler 一起使用
可接入PA 仪表的数量问题。关于DP/PA Link 和DP/PA Coupler的选型介绍可以参考其样本或参考FAQ系列“如何配置SIEMENS PROFIBUS PA 总线仪表方案?”

3.1 DP/PA 连接器与DP/PA 耦合器
以单DP 分支进行介绍,每个DP/PA Link 后,最多可以链接5 个DP/PA Coupler, 如下图:

每个DP/PA Link 做为一个DP 从站,且最多可以链接64 台PA 仪表(仅针对新型
IM157 / 6ES7 157-0AA82-0 XA0。对于老型号IM157 / 6ES7 157-0AA81-0XA0,最多仅可链接31 台PA 仪表,对老型号IM157 ,在此不做任何说明),此数与DP/PA Link 的参数分配帧有关,参数分配如下:
启动和中断行为分配在第8 个字节中结构诊断帧分配在第15 个字节中 PA 现场仪表参数从第18 个字节一直到第213 个字节,每个仪表占用三个字节,分别如下表所示(未描述的字节保留):

3.2 DP/PA 连接器通讯字节数限制
最多仪表数量同时受到通讯字节数的限制。DP/PA Link 做为一个DP 从站,I/O 最大通讯包为244 个字节。
举例如下:每个DP/PA Link 下最多可以组态16 台MASS6000 PA 仪表(其中输入字节数为15/台),输入字节数为16*15=240bytes ,同时也可以允许输出字节数达到244 个字节,如下图所示:

每台仪表的通讯字节数可以根据实际需要进行设置,详细介绍可以参照相关手册。当继续增加MASS6000 硬件组态时,则会报超过字节数的限制提示,如下图:

3.3 DP/PA 耦合器类型及仪表数量 目前耦合器类型分为三种:
防爆型(6ES7 157-0AD82-0XA0) :最大输出电流为110mA, 输出电压14V DC
非防爆型(6ES7 157-0AC81-0XA0 ):最大输出电流为4 00mA,输出电压19V DC
非防爆型(6ES7 157-0AC82-0XA0) :最大输出电流为1A ,输出电压31V DC
每个DP/PA 耦合器可以链接的仪表数量,需要根据电流的消耗来计算,公式如下:
                       m
I SEG = ∑ IBn + I FDE
                     n=1

         I SEG < I S
I SEG : 回路总电流 (mA)
I B n :总线设备基本电流消耗
I FDE : 总线故障电流
I S : 耦合器供电电流
m : 总线设备数量
n=1 : 起始数 = 1
I Bn 基本电流不能低于10mA, I FDE 总线故障电流不能超过9mA,最低为3mA 。
注:FDE :Fault Disconnect Electronics
举例如下:SITRANS PROBE LU PA 型超声波液位计消耗基本电流为12mA, 则在输出电流为400mA 耦合器后,可以最多链接PROBE LU 的数量为:
(400mA-3mA)/12mA=33 台
[以上400mA,仅是一种类型的DP/PA 耦合器,如果选用其他类型的DP/ PA耦合器, 则需要根据实际情况进行计算]
但此时超过了PROFIBUS 协议规定的每段31 台仪表的数量,所以,最多可以链接31 台PROBE LU 在一个非防爆型耦合器(6ES7 157-0AC81-0XA0 )后面。

补充:如何计算每段PROFIBUS PA 电缆的长度?主要是保证最后一台仪表工作电压大于9V 。
UBn = US - ISEG • ( R’ * Lges)
U Bn > 9.0 V

U Bn :最后设备的电压 [V]
U S :耦合器的电压
I S :耦合器的电流
R’:单位长度导线阻抗
L ges : 总长度
I seg : 回路总电流
举例如下: (31 V - 9 V) / (1,000 mA • 44 Ω/km): 约为 0.50 km [以上31V 及1000m A,仅是一种类型的DP/PA 耦合器,如果选用其他类型的DP/PA耦合器,则需要根据实际情况进行计算]
可以看出,负载越少(回路电流越少), 电缆长度可以更长。根据所有PA 仪表数量及实际电流消耗,PROFIBUS 行规规定,在安全区域,最大电缆长度为1.9km, 在危险区域,最大电缆长度为1 .0km。

上图表示每段总线的最大长度
在实际应用过程中,还要根据实际情况进行配置,比如考虑从站响应的时间、通讯周期和通讯速率要求等等,本FAQ 仅供参考。

关键词
Profibus PA, DP/PA 连接器 ,DP/PA耦合器,PA仪表


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