Profibus-PA
Réseau Profibus

S8160 v1 Article de référence

Profibus-PA
Réseau Profibus

Auteur(s) : Eddy BAJIC, Bruno BOUARD

Date de publication : 10 déc. 2002 | Read in English

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Sommaire
Médias

Présentation

1 - Définitions

1.1 - Architecture
1.2 - Variantes
1.3 - Principe d’accès au bus

2 - Couche liaison de données

2.1 - Méthode d’accès à la voie

Figure 4 - Trame de jeton Profibus Figure 5 - Circulation du jeton
2.2 - Surveillance de la rotation du jeton

3 - Services de communication

3.1 - Services FDL

Figure 8 - Services FDL
3.2 - Services FMA

4 - Structure des télégrammes DP et FMS

4.1 - Télégramme du jeton
4.2 - Télégramme de longueur fixe sans données

Tableau 1
4.3 - Télégramme de longueur variable
4.4 - Télégramme de longueur fixe
4.5 - Contrôle des erreurs

5 - Couches physiques

5.1 - Haute vitesse H2

Figure 11 - Codage NRZ Figure 12 - Connecteur sub-D 9 points Figure 14 - Câble type A – RS485 Tableau 2 Tableau 3
5.2 - Basse vitesse H1

Figure 15 - Signal du bus CEI 61158-2 Figure 16 - Codage binaire Manchester

6 - Profibus-DP

6.1 - Modes monomaître et multimaître
6.2 - Classes de maître DP
6.3 - Synchronisation des entrées-sorties du réseau
6.4 - Extension DP-V1
6.5 - Extension DP-V2

Figure 21 - Redondance du bus Profibus

7 - Profibus-PA

7.1 - Téléalimentation et sécurité intrinsèque
7.2 - Caractéristiques topologiques
7.3 - Structure des télégrammes PA
7.4 - Modèle objet d’équipement de terrain

8 - Fichiers de configuration GSD

9 - Applications industrielles

9.1 - Ligne de production de colle
9.2 - Ligne de stockage en brasserie

10 - Évolutions

10.1 - ProfiSafe
10.2 - ProfiNet

11 - Conclusion

Bibliographie & annexes

Présentation

Auteur(s)

Eddy BAJIC : Professeur à l’université Henri-Poincaré, Nancy
Bruno BOUARD : Responsable produits automatisation répartie, SIEMENS Automation & Drives

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INTRODUCTION

Le réseau Profibus est un réseau de terrain qui se décline au travers de trois variantes appelées Profibus-FMS (Fieldbus Message Specification), Profibus-DP (Decentralised Peripheral) et Profibus-PA (Process Automation), destinées à couvrir les différents besoins en communication industrielle dans les automatismes, depuis le niveau capteur-actionneur jusqu’au niveau de contrôle-commande et de supervision de process.

Ce réseau a d’abord été normalisé en Allemagne (DIN 19245), puis au niveau européen (EN 50170) en 1996, et finalement reconnu et cité parmi les réseaux de la norme internationale CEI 61158. Il occupe aujourd’hui une place importante dans le marché mondial des réseaux de terrain.

Cet article développe la structure de pile de communication Profibus, et de façon plus particulière la couche liaison de données et les services de communication, la structure des télégrammes et les caractéristiques de la couche physique. Les protocoles de communication Profibus-DP et Profibus-PA sont particulièrement détaillés étant donné leur usage plus largement répandu actuellement dans les applications industrielles.

Enfin, un aperçu des évolutions des solutions Profibus pour l’interconnexion de réseaux sous TCP-IP par ProfiNet est abordé, ainsi que le profil ProfiSafe, permettant de garantir un niveau de sûreté de transmission pour la prise en charge par le réseau des équipements de sécurité des automatismes.

Cet article s’appuie sur l’expérience des auteurs, ainsi que sur les normes Profibus en vigueur, qu’il ne saurait remplacer.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-s8160

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Fichiers de configuration GSD

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7. Profibus-PA

Le protocole Profibus-PA est destiné à interconnecter des équipements de terrain de type capteurs et actionneurs, afin de tendre vers le concept du « zéro armoire ». Profibus-PA satisfait de plus les exigences des industries des procédés continus pour le contrôle-commande sur bus de terrain, en garantissant une utilisation du réseau en zone explosible avec sécurité intrinsèque conformément à la norme CEI 61158-2, sur un bus de type H1 [4]. Profibus-PA est une alternative au câblage analogique 4-20 mA.

Profibus-PA définit à la fois un protocole de communication sécurisé, s’appuyant sur les sept couches du modèle OSI et reprenant les services du protocole DP, et un profil de communication spécialisé pour les applications de gestion d’instrumentation capteurs/actionneurs de terrain. Les entrées-sorties des équipements sont accédées par le service cyclique de lecture/écriture du maître, tandis que les fonctions de paramétrage sont réalisées par les services acycliques.

7.1 Téléalimentation et sécurité intrinsèque

Chaque segment PA, constitué d’un câble bifilaire, est alimenté en courant indépendamment par une unité assurant la régulation de l’alimentation en énergie des équipements de terrain raccordés, se comportant comme des consommateurs de courant passifs. Chaque nœud du réseau nécessitant au moins 10 mA pour alimenter l’équipement, les signaux de transmission sont générés par modulation de ± 10 mA du courant de base fourni par l’alimentation de bus (figure 25). Certains équipements plus consommateurs d’énergie peuvent être alimentés par une source externe.

La capacité de fonctionnement en zone explosible de Profibus-PA est habituellement utilisée comme extension d’un réseau Profibus-DP au travers d’un coupleur passerelle DP/PA. Ainsi les deux secteurs géographiques figurent les parties de contrôle-commande en zone sans sécurité et la zone équipements de terrain en zone explosible (figure 25). Le coupleur DP/PA agissant en qualité de maître PA offre un avantage de transparence du bus PA pour les applications fonctionnant sous le bus DP.

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