1 PROFIBUS-PA设备信息处理
现代流程制造设备是内在智能的，它们在自动化系统中可以执行部分信息处理，甚至所有功能。PROFIBUS-PA设备工业总线行规定义不同类别过程设备的所有功能和参数，是典型的用于从过程传感器信号直到在控制系统中与测量值状态一起被读出的预处理过程值的信号流。图1指出了信息处理（信号链）的各种步骤以及形成过程的状态。
PROFIBUS-PA设备行规包含通用要求部分和设备数据单两个文本，在通用要求部分包括所有设备类型的现行有效的技术规范，在设备数据单中包括一些特殊设备类别的已认可的技术规范。
现在可提供PA设备行规版本3，它包含以下的设备数据单：
（1）压力和差压。
（2）液位、温度和流速。
（3）模拟和数字的输入和输出。
（4）阀门和执行机构。
（5）分析仪器。
2 PROFIBUS-PA功能块模型
在过程工程设计中，常常使用块来描述某个控制点上的一个测量点或多个测量点的特性和功能，并且通过这些类型的块的组合来表达一个自动化应用。PA设备的技术规范使用这种功能块模型来表示功能序列，如图2所示。通常使用以下三种类型的块。
2.1 物理块PB
PB包含设备的特征数据，例如设备名称，制造厂商，版本和系列号等，每一个设备中只能有一个物理块。
2.2 变送块TB
由传感器传送过来的无条件的（unconditioned）信号经过处理后传递到功能块中，变送块包含处理所需要的所有数据，如果系统中不需要这样的处理，那么可以取消TB。带有两个或更多传感器的多功能设备具有相应数量的TB。
2.3 功能块FB
在传送到控制系统之前对量测值进行最终处理所需要的所有数据都被包含在FB中，或在设定过程前对设定进行处理所需要的所有数据也包含在这一模块中。以下一些功能块可供使用：
（1）模拟输入模块（AI）：AI将测量值从传感器或者TB传送到控制系统。
（2）模拟输出模块（AO）：AO为设备提供由控制系统指定的值。
（3）数字输入（DI）：DI为控制系统提供来自设备的数字值。
（4）数字输出（DO）：DO为设备提供由控制系统指定的值。
这些模块是由制造厂商通过软件在现场设备上实现的，并从总体上体现了设备的功能。作为一个规则，在一个应用中有若干个模块共同工作，如图2显示了一个多功能现场设备的简化模块结构。
3 PROFIBUS-PA信号链配置
3.1 配置子过程
PROFIBUS-PA配置相应于信号链上所划分的两个子过程：
（1）第一个子过程“测量/执行原理”（图1的校准，线性化，定标换算）的功能在变送块中。
（2）第二个子过程“预处理测量值/后处理设置”（图1的筛选，限定值控制，故障安全行为，运行模式选择）的功能在功能块中。
3.2 配置案例
PROFIBUS-PA设备行规对于图1中所描述的信号链的每一步的功能和参数都给出了详细的定义。配置案例给出校准和限值检查等两个案例。其中，校准（calibration）：校准（calibration）步骤的详细情况参见图3和表1所示。限值检查（limit-valuecheck）参见图4所示。
表1 校准功能参数
|
参数
|
参数描述
|
参数
|
参数描述
|
|
LEVEL-HI
|
测量的装置等级范围
|
CAL-POINT-HI
|
传感器测量范围的区域，用它映象等级范围
|
|
LEVEL-LO
|
CAL-POINT-LO
|
（1）寻址参数。经由块内部的相关索引，使用这些块的起始地址和参数来确定这些块。作为一个规则，这些可以由设备制造商自由地选择。为了存取这些参数（例如使用操作员工具），设备专用的块结构被存储在设备字典中
（2）批参数集。为了实现现场设备的批处理，行规允许存储若干个参数集，即使在投运期间也可以。然后，在运行时间内当前的批过程被切换到指定的参数集。
（3）模块化设备。在PEOFIBUS中，区分紧凑型设备和模块化设备，在一个功能块是一个“模块”。为此目的，PA设备行规提供了功能块的选择。具有组态模块的设备被描述为多变量设备。带有若干个过程变量的过程设备提供多个过程变量，例如通过若干传感器或者以导出变量的方式，在行规的变送块中通过区分主要值（PV）和次要值（SV）来考虑这一点。
（4）限值检查。传送到设备的部分信息处理是限值检查。为了实现这个目的，PA设备提供了相应的机制，在超过或低于警告/报警极限时，就会发出信号，如图4所示。
（5）值状态。值状态信息项被附加到测量值上，这些信息说明了测量值的质量。有三种质量等级：不好（bad）、不确定(uncertain)以及好(good)，在指定给每个质量等级的子状态上还提供了附加的信息。
（6）故障安全特性。PA设备行规还提供故障安全特性。如果在测量链中出现了错误，则将设备的输出设置为用户可定义的值。用户可以在三种不同的故障安全特性类型中进行选择。
4 PROFIBUS-PA仪表设备的配置
4.1 功耗与信号传递
在PROFIBUS-PA仪表设备应用前，应该根据设计文件和技术文件，结合现场情况对总线电流功耗进行综合计算，才能确保仪表设备在通电调试后能完成与主设备正常的通讯。传感器信号的处理过程框图如图5所示，它包含了四种块，设备管理块，物理块，变送块和功能块。传感器信号经过变送块转变为测量值，并传递给功能块，功能块的作用是将测量值进一步的量化和输出限定，并最终作为PLC输入值。
控制阀门信号处理过程框图如图6所示，PLC的输出值作为控制阀门的输入设定值，经过功能块的输出范围整定，阀门设定值传送到变送块，经过信号处理并输出信号驱动执行机构运转到设定的位置。
4.2 PROFIBUS-PA模块配置
（1）PROFIBUS-PA仪表设备的设备管理。设备管理包含的内容有：设备中有哪些块，块的索引地址，每一种块包含多少分项。
（2）PROFIBUS-PA仪表设备的物理块。物理块包含了设备特性，即设备参数和功能，比如：硬件版本，软件版本，出厂编号，设备序列号，就地控制使能，故障状态位诊断等。
（3）PROFIBUS-PA仪表设备的变送块。变送块是传感器（执行机构）和功能块之间的独立单元，它处理传感器（执行机构）信号，并通过接口输出值到功能块。
（4）PROFIBUS-PA仪表设备的功能块。功能块包含了基本的控制块，应用程序把周期循环数据以一定的格式或者规律处理，功能块主要有三种块：模拟输入块，累加块，离散量输入块。