PROFIBUS PA主要用于過程自動化，其物理層使用了曼徹斯特編碼和總線供電技術，通信協議支持PROFIBUS DP-V1版本和應用行規“PA設備行規”。即PROFIBUS PA與PROFIBUS DP在應用層上采用相同的協議，差別在于不同的物理層。用戶在PROFIBUS PA網絡設計過程中，需注意以下幾方面規則。

PROFIBUS PA

⑴、PA網絡總負載電流應小于PA鏈路器的最大輸出值

用戶首先應統計連接到PA鏈路器的所有設備（device）的電流值，包括PA從站、網絡部件（如分線器）、診斷工具等，注意關注設備的故障電流。應確保這些設備的消耗電流的綜合不超過PA鏈路器所能提供的最大電流值，同時根據現場要求，留有一定余量。

電流計算公式為：

電流計算公式

公式中Id指的是單個設備（device）的電流值，n表示設備個數（包括PA從站、分線器及其它消耗電流的設備），Imax表示PA鏈路器輸出最大電流值。

圖1-1、電流計算示意圖

例如：鼎實的DPPA鏈路器PA口通過鼎實PA分線器引出3個分支，分別連接3個PA從站，如上圖1-1所示。DPPA鏈路器輸出最大電流Imax=500mA，分線器消耗電流I1=12mA，假設三個PA從站消耗電流I2~I4=20mA，結果符合設計要求

⑵、PA設備工作電壓值不能低于設備允許值

用戶在PA網絡設計中，應保證距離鏈路器最遠端的PA設備供電電壓應不低于設備的允許工作電壓（按照PA規范，不低于9V）。PA耦合器輸出電壓到PA設備后降低主要因素是傳輸線路的分壓。線路分壓大小與以下幾個因素成正比：

①、所用電纜回路電阻

②、電纜長度

③、經過電纜的電流值

用戶需根據現場鏈路器的輸出電壓、電纜的回路電阻、線纜的長度、各個分支（PA從站、網絡部件等）的電流值等信息，計算出PA從站的輸入電壓，保證最遠端的PA設備供電不能設備的允許工作電壓（9V）。

最遠端PA設備輸入電壓計算公式：

最遠端PA設備輸入電壓計算公式

公式中Ud指的是最遠端設備的輸入電壓，n表示設備個數（包括PA從站、分線器及其它消耗電流的設備），Id表示該設備所消耗的電流值，Rc表示設備所用PA電纜的回路電阻（常用的A類電纜為44Ω/Km），Ln表示設備所在主干節點距離PA鏈路器的長度。

下面舉例進行說明。

某PA網絡系統：鏈路器輸出電壓28V，現場使用的A類電纜（回路阻抗44Ω/Km），主干距離分線器1000米，分線器連接５個PA分支，分線器到最遠端設備200米。分線器功耗12ｍＡ，分線器每個分支所連的設備消耗電流20mA，最遠端儀表消耗20mA電流。如下圖1-2所示

圖1-2、某PA系統示意圖

在計算設備供電電壓時，上圖1-2的系統可等效成如下1-3所示的電路。

圖1-3、上圖中的等效電路圖

上圖1-3中：

Uo＝28V（鏈路器輸出電壓值），PA網絡中消耗電流的設備一共有7個，I1為分線器消耗電流值12mA，I2~I6為PA儀表消耗電流值20mA，I7為最遠端儀表消耗的電流值20mA，L1~L6為分線器所在主干節點距離PA鏈路器的長度1000米，L7為最遠端PA設備所在主干節點距離PA鏈路器的長度1200米（1000+200米），Rc回路阻抗44Ω/Km。

將上述變量點入公式

通過以上計算，得出最遠端設備供電電壓大約22V，符合設備供電要求。

⑶、PA電纜總長度不能超過規定值

在非本安系統中，現場在使用標準的A類電纜條件下，總長度不應超過1900米。其中包括主干長度加上所有的分支長度總和。關于A類電纜的技術指標，可以查看PROFIBUS PA安裝規范中的要求。

⑷、PA網絡分支數量及長度規則

分支數量與長度呈負相關的關系，即分支越多，單個分支的最大長度越短。下表1-2列出了分支數量與最大分支長度的關系。

*)符合FISCO的預備值(短截線<1 m?可以認為是接頭)

注意：現場使用分線器的情況下，分支長度為分線器到主干的長度加上設備到分線器的長度。舉例：某PA網絡有16個分支，按標準，最長分支為60米，如果分線器到主干線路距離為10米，則設備到分線器之間的最大長度不能超過50米。

圖1-4、分支長度舉例

⑸、PA網絡終端安裝規則

PROFIBUS PA網絡終端由１個100Ω電阻串聯一個1μF電容構成。其中，電容起到耦合PA網絡信號和濾波的作用，電阻起到穩定信號電壓和減少反射波的作用。一個PA網絡需要在總線的兩側各安裝一個終端。終端的規格和安裝位置，對PA信號傳輸起著非常關鍵的作用。

圖1-5、PA網絡終端規格

通過鼎實PA設備可以組建線型、樹型或混合型拓撲。針對這些拓撲結構，終端的安裝投入大致有以下幾種情況：

線型拓撲：鏈路器的終端撥到on，總線的末端需額外配置終端模塊。

圖1-6、線型拓撲的終端安裝

樹形拓撲：鏈路器和分線器的終端撥到on。

圖1-7、樹型拓撲的終端安裝

混合型拓撲：系統如如果既有線性又有樹型的拓撲結構稱為混合型拓撲。終端需要安裝在總線的末端，如果末端是分線器則安裝在分線器上，如果是儀表則安裝在儀表旁邊，現場可能有以下幾種情況。

①、分線器位于終端位置

圖1-8、混合型拓撲-分線器位于終端

②、PA儀表位于終端位置

圖1-9、混合型拓撲-儀表位于終端

⑹、現場接地規則

為保證通信的可靠性和安全性，PROFIBUSPA安裝規范中要求多點接地，即現場所有的PA節點（包括網絡部件）屏蔽層的都應接到一個等電位上。

圖1-10、理想的接地方式

有些用戶由于現場環境的特殊性（如距離遠、跨建筑物等），不能做到多點接地，而是采用了單一接地的方案，在這種情況下，應該注意，所有符合IEC801標準的EMC測試，都假定在電纜屏蔽與接近被測設備（如，現場設備）的大地之間是直接連接的。因此，在單一接地的情況下，與測試環境相比EMC水平可能會降低。

本文到此結束，感謝電子發燒友提供平臺，歡迎各位工控同行與北京鼎實科技相互交流、相互探討。

審核編輯黃宇