PROFIBUS故障安全通信技术探讨

自动化方案的生命期内保持不变，且不受所用总线部件和组态的影响。

图14中总线故障原因的综合给出一个表征PROFIBUS传输系统上受干扰信息的频率fw(一个虚构的值)。故障源来自硬件(HW)、EMV/EMI(电磁干扰)及其他。当受干扰报文的频率超越规定的界限时，则F-Host使安全控制回路进入安全状态。监视器时间周期 T(Monitor time period)决定于SIL等级和CRC-长度。

数值是在时间T内最多只容许一个受干扰报文存在的情况下计算出来的。由图14可见，PROFIBUS的标准安全机制(1.Filter)用以识别HD=4 的每个位错误;只有HB≥4的位错误(special bit patterns)进入PROFIsafe安全机制。如果在标准 PROFIBUS ASIC中的安全机制出现故障(概率很小)，则受干扰的信息以统计位模式(statistical bit patterns)进入 PROFIsafe安全机制。此种情况下可用下式求出PUS(typ)：?

式中：PUS=max.residual error probability(16/32-bit-CRC的最大残留错误概率，其中误码率-bit error rate为0…0.5)

SIL-Monitor本身不是硬件，而是可实现PROFIsafe-驱动器软件的一部分。借助SIL-Monitor，F-系统能够在故障率超过一定限度之前即采取有效的安全保护措施，从而避免系统中出现险情。?

PROFIsafe的各项功能可以借助一个专用芯片(ASICS)或软件来实现。德国的众多企业由于各种原因首选了软件这条路子。上述 “PROFIsafe-驱动器软件”就是由西门子、Bürkert、Sick、E+H等11家企业共同开发的，凡参加开发的企业都有权获得开发相应设备(F-主站、F-从站)的许可证。?

七、F-控制系统对F-从站的支持通过FDT/DTM?

智能化F-现场设备要求F-系统为实现以下操作提供支持：设计、调试、迅速更换设备、程控参数设置、“Teach-In”、设备诊断和项目数据保存等。

在控制器中，通过DP-V1平台(非循环数据交换)和通信功能元件(符合IEC61131-3)来达到相关设备的整合。设备制造厂商的参数化软件与诊断软件被整合到系统制造厂商的工程设计工具中，则是通过FDT/DTM-接口来实现的。所谓FDT/DTM是现场设备智能化管理软件。FDT是 PROFIBUS标准之一，2000年底由德国PNO推出。FDT(Field Device Tool)规范描述设备特定软件(设备类型管理器 -Device Type Manager)和自动化系统工程工具之间的接口，设备管理软件的发展从GSD、Profile、EDDL直至今日的 FDT/DTM。FDT/DTM是将现场总线技术(PROFIBUS、FF，等等)实际应用到过程自动化的基础。FDT/DTM、F-Slave(图中为光栅)和F-控制器中代理功能元件(Proxy FB)之间的互动关系，说明了F-系统如何支持F-从站。?

一个安装在工程工具(ET)中的设备制造厂商的参数化软件与诊断软件包(DTM)通过ET的通信接口FDT访问现场设备 F-Slave(本例中为光栅)①。在参数化和调试之后，参数组通过F-控制器中的Proxy FB被装进F-控制器中②，并在那里供迅速更换设备使用。为验证数据(i- Parameter)的可信性和完整性，DTM借助ET读入Proxy-FB中的状态参数，将它们同存在于F-Slave中的i-Parameter进行比较。一旦设备被更换，Proxy FB能够自动地将i-Parameter装入F-slave中。PROFIsafe还规定Proxy-FB能够自动地、周期地执行现场设备的测试程序，以确定该设备的状况是否正常。用这种方式可在适当的时刻更换有隐患的现场设备。?

八、结束语?

最先运用PROFIsafe故障安全通信技术的设备已于2000年由西门子公司推向市场。其中经德国T V认证的西门子自动化系统 SIMATIC S7-417F/H同ET200M的安全I/O模块于同年成功地应用在欧洲最现代化的炼油厂——德国海德炼油厂(Raffinerie Heide)加氢裂化装置中，使该厂不再需要炼油厂中常用的故障安全关机系统。