惠敦炎教授

　　西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团自动化系统部高级顾问、教授，主要从事PROFIBUS、PROFINET和PROFIsafe技术应用与标准化及其在中国的战略研究。

　　引言
　　现代通信技术，无论是过去平地崛起而后成为国际标准的现场总线，还是为了满足工业自动化的需求从原有的以太网技术（TCP/IP）不断发展而产生的工业实时以太网，实现了生产设备各个部分之间在纵向和横向上进行的快速、安全和时控的信息交换，使得近年来生产设备自动化几乎在所有工业部门都得到了蓬勃的发展。
　　PROFIBUS和PROFINET是这两种通信技术在全球最为成功的代表。2004年，PNO-PROFIBUS用户组织明确提出，到2008年全世界制造业与过程工业自动化中PROFIBUS的安装节点总数将达到2000万，同比翻一番，这一目标在2007年4月已经提前实现。这一巨大的成就使PROFIBUS在国际市场上赢得了当之无愧的领导地位。
　　应用于过程自动化的PROFIBUS PA（PA-Process Automation）在PROFIBUS家族中排行“老二”，1995年4月曾在INTERKAMA’9

5展会上首度亮相，引起了轰动。1997年，PROFIBUS PA首次在德国某化工厂的应用大获成功，解决了化工生产中的防爆问题。从此，PROFIBUS针对过程自动化的解决方案，即PROFIBUS PA，在用户的鼎力协助下，一直呈现良好的发展势头。今天，全球的过程自动化设备中有近500万台的PROFIBUS PA设备在运行。这清楚地表明，PROFIBUS PA这项技术在公众认为相当保守的行业（石油、化工）得到了认同。
　　笔者在探究PROFIBUS PA的发展秘笈时发现，PNO多年来一直遵循的“优化PROFIBUS PA”的发展战略卓有成效控制工程网版权所有，不断地满足了过程工业日新月异的和持续增长的要求。实现上述指导方针的主要举措则是由PNO的PA工作组通过修订和增补PA行规不断地充实和完善其内容，以及研究、制订与更加严格的德国标准VDI/VDE/NAMUR相一致的PNO会员企业新标准。
　　以下从几个主要方面概述PROFIBUS PA的新进展。

　　在安全相关领域中的应用
　　根据IEC61511，自动化设备在完成其安全功能时必须遵守极其严格的规定，这些规定不但涉及参与其中的仪表设备控制工程网版权所有，而且也涉及仪表设备之间的通信系统。
　　为了满足这些要求，针对执行循环与非循环服务的PROFIBUS PA提出了一种方案控制工程网版权所有，即PA行规修改文本1（Amendment 1）：“PROFIsafe for PA-Device”。此方案连同PROFIsafe行规一起，满足了NAMUR NE97（德国化工测量与调节技术标准化委员会推荐性标准文件NE97）的各项要求。
　　循环通信的安全问题
　　PROFIBUS很早就通过制订故障安全通信应用行规创建了一个符合IEC 61508的通信安全标准，即PROFIsafe。它以同一个通信介质传输与安全相关的和与安全无关的通信数据。PROFIsafe采取四大防范措施来识别错误数据的传输，即序列号、时间监控、通信双方无歧义的识别代码，以及循环冗余校验CRC。
　　原则上讲，PROFIsafe行规可以原封不动地用于过程自动化的PROFIBUS PA仪表设备中，因为它们使用的是同一个PROFIBUS DP协议。但是，PROFIBUS PA仪表设备的制造厂家有责任使其产品的使用性能符合PROFIsafe行规的要求，以方便用户使用一部分相当复杂的仪表设备，简化控制系统的集成。在应用PROFIsafe的情况下，为了确保这一准则不变，又增加了一些规定CONTROL ENGINEERING China版权所有，也写入了PA行规修改文本1中。
　　PROFIsafe是安插在一个PA仪表设备ISO/OSI模型中的附加层——F安全层（图1）。该层的任务是在循环传输中的故障安全有用数据与参数进入应用层被继续使用之前，对其进行校验。

　　非循环通信的安全问题
　　仪表设备参数的非循环传输不受上述数据安全机制的约束。为了在设备参数化过程中确保功能安全，在上述修改文本1中规定了一个相应的措施：在仪表设备的设定及调试过程中，安全相关设备参数无论在设备中www.cechina.cn，还是在操作工具中，都要产生一个校验和（checksum）。仅当两个校验和完全一致且在使用预置的操作方式的情况下，设备的运行才有可能。
　　“运行考核合格”的过程仪表设备的安全问题
　　欧洲化学工业的实践经验表明，凡是经受了多年实际使用考验并取得所谓“运行考核合格”的现场仪表，就可以应用于安全相关领域。为了将此实践进一步扩大到应用现场总线通信的生产设备中，PROFIBUS PA采取一种巧妙的解决办法（图2）使“运行考核合格”的仪表设备带有一个现场总线接口，还附加一个可以开、关的PROFIsafe层。用户既可以根据