PROFIBUS DP vs. PA: Wat zijn de belangrijkste verschillen?

PROFIBUS blijft toonaangevend op het gebied van seriële veldbustechnologie, ondanks dat het netwerk al sinds 1989 bestaat. De wereld gaat weliswaar geleidelijk over op industrieel ethernet voor industriële datacommunicatie, maar toch heeft PROFIBUS nog steeds een mooie toekomst.

De prevalentie en populariteit van PROFIBUS in de productie- en procesindustrie is grotendeels te danken aan twee kenmerken: het vermogen om te voldoen aan complexe automatiseringseisen en het vermogen om te communiceren tussen apparaten van verschillende fabrikanten zonder dat interfaces hoeven te worden aangepast.

Er zijn twee varianten: PROFIBUS DP en PROFIBUS PA. PROFIBUS DP wordt van deze twee beschouwd als 'de standaard', eenvoudigweg omdat deze variant het meest wordt gebruikt in industriële toepassingen. Beide varianten gebruiken echter precies hetzelfde berichtenprotocol en zijn geschikt voor kritieke toepassingen en ingewikkelde communicatietaken.

Toch zijn er belangrijke verschillen, dus laten we die eens bekijken.

Hoe werkt PROFIBUS DP?
DP staat voor Decentralised Peripherals. De variant is ontwikkeld voor diverse toepassingen op het gebied van fabrieks- en procesautomatisering en gebruikt de RS-485 als fysieke laag, die lange bekabelingsafstanden in omgevingen met elektrische ruis mogelijk maakt en meerdere apparaten op dezelfde bus kan ondersteunen.

De belangrijkste kenmerken van PROFIBUS DP zijn de hoge transmissiesnelheid en de eenvoudige gegevensuitwisseling. Het systeem werkt op baudrates van 9,6 kbps t/m 12 Mbps. De maximale kabellengte is bovendien omgekeerd evenredig aan de baudrate. Met andere woorden, hoe hoger de baudrate, hoe korter de kabel.

Typische apparaten zijn remote IO, frequentieomvormers, HMI-panelen en actuatoren. Signalen worden getransporteerd over een 2-draads kabel (getwist enkel paar) en de kenmerken zijn gestandaardiseerd door de internationale PROFIBUS-organisatie (PI).

PROFIBUS DP maakt gewoonlijk gebruik van bustopologieën, waarbij alle apparaten parallel op de kabel zijn aangesloten (zie onderstaande afbeelding). U kunt maximaal 32 nodes in een segment hebben. Door repeaters te gebruiken, kunt u segmenten echter uitbreiden en andere soorten topologieën creëren. Repeaters kunnen ook dienen als galvanische isolatie tussen elektrische segmenten om elektrische storingen te isoleren.

Hoe werkt PROFBUS PA?
PA staat voor Process Automation. De variant is ontwikkeld voor de procesautomatiseringsomgeving, die vaak langzamere procedures vereist en waar er sprake kan zijn van explosieve of gevaarlijke omstandigheden. Veiligheid en interoperabiliteit zijn hier essentieel.

De fysieke laag van PROFIBUS PA is Manchester Encoded Bus Powered Intrinsically Safe (MBP-IS), die synchrone gegevensoverdracht mogelijk maakt. In tegenstelling tot PROFIBUS DP transporteert PROFIBUS PA data en voeding over dezelfde twee draden van de kabel. Hoewel de kabelkenmerken verschillend zijn, zijn zij toch door PI gestandaardiseerd.

Het intrinsiek veilige aspect van de architectuur is bijzonder geschikt voor apparaten die zich in gevaarlijke omgevingen bevinden, omdat deze de stroom beperkt die naar het veld gaat. Hierdoor is de traditionele beheersingsmethode die door Modbus wordt gebruikt overbodig.

Een ander verschil met deze variant is de baudrate van het signaal. PROFIBUS PA gebruikt 31,25 kbps. Deze fysieke en signaleringsveranderingen vergemakkelijken het gebruik van stertopologieën en andere topologieën (zie onderstaande afbeelding). De kabellengte wordt bepaald door de beoogde veiligheidsomgeving of de Ex-zone (de explosiegevaarlijke zone).

 

Controllers die zijn ontworpen voor gevaarlijke omgevingen kunnen erg duur zijn, daarom gebruikt PROFIBUS PA DP/PA-koppelaars of -links[T1]  om PROFIBUS DP-controllers of -masters te verbinden met PROFIBUS PA-apparaten. DP/PA-koppelaars werken als PROFIBUS DP-repeaters. Zij hebben echter aan de ene kant een PROFIBUS DP-interface en aan de andere kant een PROFIBUS PA-interface. Dit kan de gebruiker veel geld besparen, maar DP/PA-koppelaars hebben een nadeel: gegevens kunnen met slechts één langzame baudrate worden verzonden. DP/PA-links zijn complexer.  Eenvoudig uitgelegd hebben DP/PA-links een buffersysteem om alle baudrates op PROFIBUS DP te kunnen gebruiken.

Samenvatting}
PROFIBUS DP en PROFIBUS PA maken beide gebruik van hetzelfde berichtenprotocol en worden beide breed toegepast in industriële automatisering. Elke variant is echter gericht op andere toepassingen. Hieronder vindt u een handig overzicht:

Type	Doel	Technologie	Baudrate	Kabel	Kabellengte en beperking	Topologie
PROFIBUS DP	Snel	RS-485	Max. 12 Mbps	Afgeschermd getwist paar. Uitsluitend data.	Max. 1200 m.	Bus
PROFIBUS PA	Explosieveiligheid (Ex)	MBP-IS	Uitsluitend 31,25 kbps	Afgeschermd getwist paar. Data en voeding.	Max. 1900 m. Ex-zone.	Bus, ster, boom

Wilt u meer weten over PROFIBUS en andere industriële netwerken?
Word lid van de Procentec Academy, waar u uw vaardigheden kunt ontwikkelen, uw zelfvertrouwen kunt vergroten en uw inzetbaarheid kunt verbeteren. De Academy biedt een scala aan trainingsmogelijkheden voor alle behoeften en budgetten, van online lessen tot verdiepende certificeringscursussen.