圖2 傳統方法與使用Profibus-PA的比較

2.2.2 傳輸技術

Profibus-PA傳輸技術采用IEC1158-2技術，能滿足化工和石油化工業的要求。它可保持其本身安全性，并通過總線對現場設備供電。IEC1158-2是一種位同步協議，可進行無電流的連續傳輸，通常稱為H1。IEC1158-2技術用于Profibus-PA，其傳輸以下列原理為依據:

1)每段只有1個電源作為供電裝置;

2)當站收發信息時，不向總線供電;

3)每站現場設備所消耗的為常量穩態基本電流;

4)現場設備的作用如同無源的電流吸收裝置;

5)主總線兩端起無源終端線作用;

6)允許使用線性、樹型和星型網絡;

7)為提高可靠性，設計時可采用冗余的總線段;

8)為了調制的目的，每個總線站至少需用10mA基本電流才能使設備啟動。

2.3 Profibus-PA總線存取協議

3種Profibus(DP，FMS，PA)均使用一致的總線存取協議。該協議是通過OSI參考模型的第2層來實現的。它也包括數據的可靠性以及傳輸協議和報文的處理。

在Profibus中，第2層稱為現場總線數據鏈路層(FDL)。介質訪問控制(MAC)具體控制數據傳輸的程序。MAC必須確保在任何一個時刻只能有一個站點發送數據。Profibus協議的設計旨在滿足介質存取控制的兩個基本要求:1)在復雜的自動化系統(主站)間的通信，必須保證在確切限定的時間間隔中，任何一個站點要有足夠的時間來完成通信任務。2)在復雜的程序控制器和簡單的I/O設備(從站)間通信，應盡可能快速又簡單地完成數據的實時傳輸。 2.4 Profibus-PA行規

Profibus-PA行規保證了不同廠商所生產的現場設備的互換性和互操作性，從Profibus用戶組織訂購，訂單編號為3.042。Profibus-PA行規的任務是選用各種類型現場設備真正需要的通信功能，并提供這些設備功能和設備行為的一切必要規范，也包括適用于各種類型設備的組態信息的設備數據單。對所有通用的測量變送器和其他被選類型的設備作了具體規定，這些設備如:壓力、液位、溫度和流量用的測量變送器;數字量輸入和輸出;模擬量輸入和輸出;閥門;定位器等。每臺設備將提供Profibus-PA行規定的各項參數。

2.5 Profibus-PA接口技術

Profibus協議是開放的，與制造商無關，沒有知識產權的標準。世界上任何人都可以獲得這個標準并開發設計出自己的軟、硬件解決方案。原則上，Profibus協議在任何微處理器上都可以實現。在微處理器內部或外部安裝異步串行通信接口即可完成。但當數據傳輸速率超過500Kbit/s，或需要使用IEC1158-2傳輸技術時，一般建議使用協議專用芯片。

2.5.1 Profibus協議專用ASICs芯片)))SPC4芯片

ASICs芯片SPC4是一種用于從站的智能通信芯片，由于該芯片具有低功耗管理系統，因此特別適合用于本質安全場合，適合用作Profibus-PA協議的開發。Profibus-PA是用于過程自動化的Profibus。物理層傳輸技術符合IEC1158-2，而鏈路層以上與Profibus-DP相同。SPC4用于Prof-ibus-DP從站連接時使用帶隔離的RS-485驅動。

SPC4還提供了SIM1的同步接口，SIM1芯片用于Profibus-PA單元，數據傳輸符合IEC1158-2;同時該芯片具有1.5Kbyte的信息報文存儲器。

SPC4可處理報文，地址碼及備份數據序列，可完全按照協議，完成Profibus-DP網絡上的數據通信，加快了協議的處理過程，現場設備及接口模塊中微處理器的工作可以減輕。總線存取采用硬件驅動。Profibus-PA的參數和診斷功能均可由固態程序完成。SPC4需要與微處理器及其他固態程序一起工作。

2.5.2 PB-B-RS-232接口模塊

PB-B-RS-232接口模塊是Profibus總線bridge(橋)系列中的產品，通過該模塊可以將具有RS-232接口的現場設備連接到Profibus總線上，使設備成為Profibus總線上的一個從站。應用總線橋將RS-232或RS-485接口設備連接到Prof-ibus總線上，凡具有RS-232接口、用戶能夠得到接口通信協議的現場設備，都可以使用本產品實現現場設備與Profibus的互連。如:變頻器、智能現場測量設備及儀表等。

2.5.3 Profibus-PA開發包

開發包可以幫助建立滿足協議標準的Prof-ibus從站:如Profibus-DPV1(RS-485)、Profibus-PA(IEC1158-2)、基于光纜的Profibus等，開發環境說明了ASICSIM1如何作為介質附屬單元而使系統按照IEC1158-2的要求適合Profibus-PA技術。

Profibus-PA設備必須通過提供PDM軟件進行組態。Coupler的目的是將DP技術轉換PA技術，并且只要正確連接電纜便能與主系統實現通訊。