现场总线控制系统（FCS）系列：Siemens ProfiBus (用于石油和天然气行业)_（13）.标准与规范解读.docx

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标准与规范解读

1.ProfiBus标准概述

ProfiBus是一种广泛应用于工业自动化领域的现场总线标准，由PROFIBUSPROFINETInternational(PI)组织制定和维护。ProfiBus标准主要包括PROFIBUSDP(DecentralizedPeripherals)和PROFIBUSPA(ProcessAutomation)两种类型。在石油和天然气行业中，ProfiBusPA被广泛应用于过程自动化设备的通信，以确保设备之间的可靠性和一致性。

1.1ProfiBusPA标准

ProfiBusPA标准是专为过程自动化设计的，它支持本质安全和非本质安全的通信，适用于危险区域。ProfiBusPA的通信协议基于IEC61158标准，该标准定义了现场总线的基本要求和技术规范。ProfiBusPA支持多主站和多从站的拓扑结构，可以连接各种传感器、执行器和控制设备。

1.2ProfiBusDP标准

ProfiBusDP标准主要用于分散外设的通信，它支持高速数据传输和简单的点对点或主从通信。ProfiBusDP通常用于工厂自动化，但在某些情况下也可以应用于石油和天然气行业的非危险区域。ProfiBusDP的通信协议基于IEC61158标准，支持多种拓扑结构，包括线型、树型和环型。

2.ProfiBusPA标准的详细解析

2.1通信协议

ProfiBusPA的通信协议基于IEC61158标准，该标准定义了现场总线的物理层、数据链路层和应用层。以下是各层的详细解析：

2.1.1物理层(PhysicalLayer)

物理层定义了ProfiBusPA的物理连接和信号传输方式。它使用H1芯片，支持31.25kbit/s的传输速率，适用于长距离通信。物理层还定义了电缆的类型和连接器的标准，确保信号的可靠传输。

2.1.2数据链路层(DataLinkLayer)

数据链路层负责数据的传输和错误检测。ProfiBusPA使用主从通信模式，主站负责发起通信，从站响应主站的请求。数据链路层支持多种通信模式，包括循环数据交换和非循环数据交换。循环数据交换用于实时控制，非循环数据交换用于诊断和维护。

2.1.3应用层(ApplicationLayer)

应用层定义了数据的格式和通信服务。ProfiBusPA使用参数化方法来配置设备，支持多种通信服务，包括读取、写入和诊断。应用层还定义了设备描述语言(GSD文件)，用于描述设备的功能和参数。

2.2设备描述语言(GSD文件)

GSD文件是ProfiBus设备描述的标准格式，用于描述设备的功能、参数和通信能力。GSD文件包含设备的物理地址、输入输出端口、数据类型和通信协议等信息。通过GSD文件，主站可以正确地配置和通信从站设备。

2.2.1GSD文件结构

GSD文件的结构如下：

PROFIBUS-DEVICE-DESCRIPTION

IDENTIFICATION

VENDOR-NAMESiemens/VENDOR-NAME

DEVICE-NAMESimaticET200SP/DEVICE-NAME

VERSION1.0/VERSION

/IDENTIFICATION

PARAMETER-SETS

PARAMETER-SET

SET-NAMEStandard/SET-NAME

PARAMETERS

PARAMETER

NAMEInput1/NAME

DATA-TYPEBOOL/DATA-TYPE

LENGTH1/LENGTH

/PARAMETER

PARAMETER

NAMEOutput1/NAME

DATA-TYPEBOOL/DATA-TYPE

LENGTH1/LENGTH

/PARAMETER

/PARAMETERS

/PARAMETER-SET

/PARAMETER-SETS