sp;Nutritional Products 公司基于PROFIBUS DP和PA 的通訊解決方案
PROFIBUS 正在統治越來越多的應用領域，其中也包括過程工業。在瑞士，就有這樣的現成案例。DSM NutritionalProducts 現代化的維他命E 生產工廠采用了西門子SIMATIC PCS 7 過程控制系統，實現了可靠、不間斷的運行，徹底將停機時間降低到最小。過程中的所有設備都使用PROFIBUS DP 和PA 連接成一個網絡。這樣做的優點是：降低了布線和調試成本，極大地簡化了過程儀表的診斷工作。
ROFIBUS正在工廠自動化中廣泛應用，并被當成集成自動化系統中執行機構、傳感器和驅動器的標準。在過程工業，工廠規模一般都比其他行業的工廠規模要大，系統環境也更為復雜。人們普遍認為，統一的、完全集成的現場總線解決方案簡直是不可想象的。
瑞士的DSM Nutritional Products公司卻不這么認為。該公司放棄了保守意見，決定利用PROFIBUS技術，使其在Sisseln新建的Vitex維他命E工廠的自動化系統標準化。其原因是非常有說服力的：簡單的布線、集中參數設置。另外，從現場總線設備到過程控制系統之間，診斷數據的直接傳輸也成為可能。
圖1：位于Sisseln的新維他命E 制造廠擁有25000 噸的年生產能
力，可以滿足全世界維他命E 需求量的一半。 由于DSM在其眾多生產廠中已經使用過SIMATIC PCS 7過程控制系統，并且擁有良好的使用經驗，所以在Sisseln新工廠中也決定使用該系統，當然，還要具備新的功能。基于早期在其他工廠的成功實踐，DSM首次決定，將過程層面的通訊全部用PROFIBUS DP和PA技術來實現。
強調生產力
今天，維他命E在營養方面的應用越來越多，所以其生產規模也越來越大。在Sisseln的生產廠擁有25000噸的年生產量，是世界上最大的維他命E生產工廠。早在工廠的設計階段，DSM的主要考慮就是生產力。這就理所當然地將自動化技術放在了一個特別重要的位置。總而言之，DSM要將這個工廠設計成為一個連續運行、停機時間最短的一個工廠。
這間工廠占據幾層樓的空間，擁有27個分廠，每個分廠都裝有其自己的SIMATIC PCS 7自動化系統。所有自動化系統都通過工業以太網連接在一起。從每一個自動化系統開始，設備的集成都由PROFIBUS DP完成，而過程儀表（包括70個Sitrans P壓力變送器）則由PROFIBUS PA連接到控制系統上。
特殊任務，特殊解決方案
西門子解決方案供應商Controlmatic公司在實施工廠的自動化技術時，始終與DSM工程師密切合作。Controlmatic曾經實施過兩個類似的PROFIBUS項目，因此， 雖然項目時間表相對比較緊張，合作各方都有信心能夠取得這個項目的成功。仿真外圍設備環境下的軟件測試工作對項目迅速進入調試階段作出了重要的貢獻。1000多個PROFIBUS PA設備的線路測試 / 回路檢查比4~20mA設備的檢查還要快3至4倍。PROFIBUS模塊化的結構可以接受不同的傳輸技術和大量的應用行規，因此它適用于工廠的所有部分，而不受任何限制。在易爆危險性區域，PROFIBUS PA還用于傳感器和執行機構的供電及其同步通訊。比如，通過PROFIBUS DP，可以實現高數據量的分布式自動化結構。
在Sisseln，PA現場設備通過DP/PA耦合器和現場
安全柵連接在一起，傳統的HART現場設備通過PROFIBUS DP遠程I/O系統連接，閥門則通過一個DP閥門終端連接。帶有變頻器的電機通過PROFIBUS DP直接連接，而過程控制系統中的其他定速電機則通過I/O卡連接。
使用PROFIBUS PA，實現直觀系統診斷
為了給所有的工廠創造一個通用的診斷標準，簡化相關的組態，SIEMENS 提出了一個將質量代碼標準化的建議。該建議曾經得到PNO（PROFIBUS 用戶組織）的認可。考慮到NAMUR 推薦的NE 107“現場設備的自監控和自診斷”以及NE 91“工廠資產管理”，根據NE 107 的規定，采用了4 項不同的質量代碼來代表4 種不同狀態的消息：“功能檢查”、“設備故障”、“需要維修”，以及“不符合技術規格”。如果設備不在上述4 種狀態內，則會傳出第5 個代碼值（相當于O K ）。
質量代碼值的范圍還可以包括12種狀態，可以傳送出比NE 107 規定更加精細劃分的狀態信息。如果需要，這些詳細信息可以在維護站被再次減少為NE 107 規定的狀態消息。詳細的質量代碼包括：在3 種狀態形式下測量的參數的實際狀態（好、不確定、不好），設備狀態（如“本地操作”）以及同樣以3 種狀態表達的、供維護人員使用的信息（“要求維護”、“申請維護”或“維護警報”）。詳細的故障分析（如“編碼器污染33％”）可以通過SIMATIC PDM 診斷工具在非循環通訊槽中傳遞出來，由此防止了過量的信息，使操作員可以更加容易地對診斷消息作出反應。
該原則一直在SIMATIC PCS 7 系統V6.1 的維護站中實施。分級結構診斷圖像可以從工廠的硬件配置中自動生成，控制系統中的所有組成部分都由統一的面板表現，無需附件的工程設計。直觀的“交通燈”（綠、黃、紅）信號加上純文本信息，確保了對故障的迅速定位。對于自動跟蹤維修，PCS 7 系統還提供了啟動維修訂單和記錄維修過程的功能。
圖2：在其位于Sisseln 的維他命
技術中心，D S M 主動開發小規模的綜
合生產過程技術。
在易爆區域，出于安全的原因，總線的電源受限，每個PROFIBUS網段上連接的設備數量就受到了限制。因此，使用了PROFIBUS PA現場總線
安全柵。這些安全柵確保了在輸入側的高電源供應，而在現場側，可以實現最多4個PROFIBUS PA現場總線設備的本安連接。這樣就可能在一個PROFIBUS網段上安全地連接最多24個現場總線設備。盡管每個PA網段連接的設備更多，而且和PROFIBUS DP每秒千字節的主干傳輸速率相比，PROFI-BUS PA的傳輸能力比較低，但是其最大存取周期低于0.4秒。在這個水平上，工廠的所有需求都能得到滿足。
診斷能力成為系統的優勢
PROFIBUS的顯著優勢之一，就是可以通過網絡監控具體現場設備的功能。為了實現這一點，就要在一個廣泛統一的標準下傳輸不同的狀態數據，以便對故障做出細致判斷。
在Sisseln的維他命E生產工廠，診斷能力尤其重要。因為工廠要求不間斷運行，需盡可能減少意外干擾。自動化系統必須能夠預先偵測到具體零部件的故障，以避免停機。這是一個PROFIBUS可以輕易滿足的要求。每一個現場總線設備的運行狀況都以純文本形式顯示出來，讓技術服務人員可以在某一個零部件或整個工廠出現故障前，進行預測性的干預。
PROFIBUS PA以與狀態字節或質量代碼有關的實際值，對過程或控制參數的循環通訊進行了標記。在PROFIBUS行規V3.0 PA中，有256種不同的值的定義，其中相當一部分的值被用于不同類型的設備診斷（如：傳感器短路）。這雖然使有效資產管理變得困難起來，卻使狀態消息的內容可以非常廣泛。
同時，還提供有一種可以降低大量診斷消息、使之達到更加容易管理的新標準（見左邊的插圖）。然而，在建設Sisseln項目期間，標準化的診斷尚未實現。因此，DSM開發了自己的、特殊的I/O驅動組件，包括相應的用于WinCC層可視化的軟件。這個系統使維他命E生產廠可以根據NAMUR的第64項建議，評估每一個現場總線設備的診斷消息，并只記錄與工廠運行真正有關的信息。
完美工作
與DSM召開的第一次概念會議于2002年7月舉行。到了2004年5月，工廠已經投入運行，并且實現了所有的設想。只有在使用了PROFIBUS，使控制及現場總線層之間實現統一的、集成的通訊的情況下，這種規模項目才能在如此苛刻的時間段得以實現。SIMATIC PCS 7系統的快速編程，以及在SIMATIC現場設備管理器（PDM）的幫助下，相互連接的現場設備的快速配置都對盡早調試做出了巨大貢獻。
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