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PROFIBUS PA

Ce terme désigne les exigences et caractéristiques d’un réseau PROFIBUS utilisé dans le process, PA -> Process Automation.

PROFIBUS PA utilise le même protocole que PROFIBUS DP, il s’agit simplement d’un profil qui permet de standardiser des caractéristiques et comportement d’appareils standard.
Tout ce qui a été décrit sur le fonctionnement de PROFIBUS DP reste vrai pour PROFIBUS PA.
 
 
Quelles sont les différences ?
Les contraintes dans le process sont différentes de celles que l’on connait dans les procédés dits manufacturiers.
La proportion de valeurs analogiques est beaucoup plus importante.
Les exigences de rapidité sont moindres.
Les appareils sont principalement des capteurs et des actionneurs process.
Ces derniers sont télé alimentés.
Beaucoup d’installations en process sont en zone explosible ATEX (chimie, pharmacie, Oil & Gas …).
 
Profil PA
L’appareil doit obligatoirement supporter la communication acyclique avec un maître de classe 2 .
L’appareil doit supporter l’adressage soft (SSA).
L’appareil doit supporter le profil I & M (Identification & Maintenance).
L’organisation interne doit répondre à un des modèles standards (Capteur de niveau, pression, débit … , actionneur…).
Les valeurs analogiques sont transmises au format flottant IEEE754.
Le message de diagnostic doit être conforme au standard du profil.
L’appareil peut communiquer sur couche physique RS485 ou MBP.
L’appareil peut supporter la communication acyclique avec un maître de classe 1.
L’appareil peut être certifié pour l’utilisation en zone explosive (FISCO).
 
MBP Manchester Bus Powered
· Vitesse fixe 31,25 kbps.
· Permet l’alimentation des instruments par la paire de signal.
· Topologie souple, des dérivations importantes sont autorisées.
· Longueur max. 1900 m.
· Spécifications particulières pour l’utilisation en ATEX (FISCO).
· Utilisé pour le raccordement de l’instrumentation (Capteurs/Actionneurs).

 Architecture
Les appareils communiquant suivant le standard MBP devront obligatoirement être connectés à un réseau PROFIBUS DP RS485. En effet, il n’existe pas de maître capable de dialoguer directement en MBP.

Pour réaliser cette connexion on utilise un coupleur de segment qui adaptera les signaux entre les 2 couches physiques.

Exemple d'architecture:

Coupleurs de segment passerelle
Il existe 2 grandes catégories de coupleurs DP/PA

Les coupleurs de segment simples
  • Ils réalisent l’adaptation de couche physique entre les signaux RS485 et les signaux MBP.
  • Ils fournissent aussi l’alimentation pour le segment PA.
  • Ils ne supportent qu’une seule vitesse coté PROFIBUS DP
Les coupleurs de segment passerelle
  • Ils intègrent une fonction de Maître coté PROFIBUS PA
  • Ils supportent toutes les vitesses coté PROFIBUS DP
Certains modèles intègrent des barrières de sécurité intrinsèques permettant de faire la séparation entre le réseau DP RS485 et le réseau PA MBP en zone explosible.
Les 2 fournisseurs de coupleurs sont Siemens et Pepperl+Fuchs.

FISCO
FISCO (Fieldbus Intrinsically Safe Concept) est un concept mis au point par Profibus en collaboration avec des utilisateurs de l’industrie chimique et le PTB organisme de certification allemand.

En octobre 2001, Foundation Fieldbus a également adopté ce modèle.
Le but est de pouvoir déployer et maintenir facilement un réseau de terrain en zone explosible.
Principales caractéristiques:
  • Les appareils sont passifs (consommateurs de courant)
  • Une seule source d‘énergie
  • Longueur totale du bus limitée à 1000m

Avantages

  • Pas de calculs de boucles
  • Connexion simple
  • Simple à étendre
Pas de certification système nécessaire !

Il existe encore d’autres modes de protection qui peuvent se substituer ou compléter une architecture FISCO (High power trunk, DART, entity…)

Intégration
L’intégration des appareils PA se fait exactement comme les appareils PROFIBUS DP courants.
Tous les maîtres de classe 1 sont capables d’échanger avec des stations PROFIBUS PA sur la base du GSD fourni par le constructeur.
PROFIBUS PA propose cependant une autre possibilité : l’intégration de l’esclave via un fichier GSD générique.

GSD générique
L'adoption du profil PA a permis de standardiser un certain nombre de caractéristiques communes à tous les équipements. Grâce à cela, on peut, si on le souhaite, utiliser pour l’intégration un fichier gsd générique en lieu et place du fichier du constructeur. L’intérêt est de pouvoir remplacer l’appareil d’un constructeur par celui d’un autre sans retoucher à la configuration automate. On a ainsi le même niveau d’interchangeabilité qu’avec des appareils 4-20 mA. Cependant cette facilité d’échange s’obtient au détriment de la richesse fonctionnelle d’un instrument donné.


Exemple d'utilisation d'un fichier générique : Les 4 différents capteurs de pression sont tous intégrés dans le maître avec le même fichier générique, sous réserve d'adapter l'adresse, ils sont donc intercheangeables entre eux.

Configuration des instruments PA
La majorité des esclaves PA sont des capteurs et actionneurs de process, certains d’entre eux peuvent comporter plusieurs centaines de paramètres. Il n’était pas envisageable de traiter cette complexité avec le seul fichier GSD. La notion de lecture/écriture de paramètres de façon acyclique par un outil de configuration s’est donc imposée et c’est une des nouveautés introduite avec le profil PA : l’échange acyclique DPV1 avec un maître de classe 2.

Exemple d'utilisation d'un fichier générique : Tous les équipements esclaves sont régulièrement interrogés par l'automate (maître classe 1). Le capteur de pression est également en dialogue avec le PC de configuration (maître de classe 2).

Maître de classe 2
A la différence d’un maître de classe 1, un maitre classe 2 n’a aucun échange programmé et régulier avec les esclaves. Il ne communique que si nécessaire, par exemple le temps d’un réglage d’une chaîne de mesure ou d’une sauvegarde de configuration. Il s’agit donc presque toujours de logiciel de configuration sur PC associé à une carte de communication PROFIBUS.
Pour interpréter les données contenues dans les différents appareils, il faut disposer d’un fichier descriptif afin de connaitre l’emplacement, le format, la longueur ... des différentes variables.
C’est en quelque sorte une modélisation de l’instrument. Il existe aujourd’hui 2 approches différentes : FDT/DTM (Field Device Tool/ Device Type Manager) et EDD (Electronic Device Description) ces 2 technologies ne sont cependant pas spécifiques à PROFIBUS, d’autres standards de communication les utilisent également (HART, FF, IO-Link …)

Interventions PROFIBUS
Un réseau PROFIBUS se révèle très fiable à l’usage, s’il a été déployé dans les règles de l’art. Pensez à vous faire conseiller sur les bonnes pratiques et les règles à respecter lors du déploiement et du démarrage de votre installation. L’audit initial de votre installation vous permet de garantir la bonne santé de votre réseau, et donc sa fiabilité et sa pérennité.
En cas de dysfonctionnement avéré, AGILiCOM peut intervenir en urgence pour vous aider à diagnostiquer et fiabiliser votre réseau.

Formation

Une bonne connaissance des mécanismes de PROFIBUS PA et des règles de mise en oeuvre permet de gagner en efficacité aussi bien dans le domaine de la maintenance que de la conception d'installation. AGILiCOM propose un module de formation qui aborde les différents points clé du réseau PROFIBUS PA en savoir plus....

Maintenance et diagnostic

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