一种PROFIBUS-PA总线网段设备数量的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种PROFIBUS‑PA总线网段设备数量的计算方法，包括：根据网段波特率计算位时间；根据位时间计算同步时间和传输延迟时间；确定从站延迟时间的最小值和最大值；计算保险余量时间；根据不同波特率的特性，得出令牌接收器延迟时间；计算空闲时间1和空闲时间2；根据空闲时间1和空闲时间2，通过取较大者计算出空闲时间；结合上述各计算结果，计算信息循环时间，从而计算出PROFIBUS‑PA总线网段设备数量。本发明专利技术的计算方法充分考虑了位时间T

【技术实现步骤摘要】
一种PROFIBUS-PA总线网段设备数量的计算方法
本专利技术涉及发电厂过程现场总线过程自动化(ProcessFieldbus-ProcessAutomation，简称PROFIBUS-PA)网络通信
，具体涉及一种PROFIBUS-PA总线网段设备数量的计算方法。
技术介绍
PROFIBUS-PA(ProcessAutomation)符合IEC61158-2标准，称作本质安全(简称本安)传输方式。其特点是编码采用曼彻斯特(Manchester)方式，具有固定的传输速率31.25Kbps，且采用总线向各个设备供电BP(Bus-Power)方式。即二芯电缆本身除了传输信号外，可以对各个接入现场设备进行安全供电。因此，它广泛应用在化工、石油工业等对用电设备有防爆要求的现场控制环境中。相对于PROFIBUS-DP采用的NRZ编码，PROFIBUS-PA编码中含有时间同步信息，故又称它为同步传输方式。PROFIBUS-PA专为过程控制而设计，通俗的理解就是它取代了过程控制中传统的4～20mA模拟量信号。GB/T36293-2018《火力发电厂分散控制系统技术条件》，条款5.5.1.1中对控制器的扫描周期有如下规定：CP处理模拟量控制的扫描周期宜不大于250ms。上述规定即指出了在使用PROFIBUS现场总线做为现场层通信的控制系统中，PROFIBUS-PA网段上的信息循环时间宜不大于250ms。一个PROFIBUS总线设备的信息循环时间分别由主站发送请求信息时间+从站延迟时间+从站发送响应信息时间这三部分组成，则整个PROFIBUS总线网段的信息循环时间为该网段所有从站设备信息循环时间的累计和。因此通过一个PROFIBUS-PA总线网段的上述三种时间的累加和，计算出该网段的信息循环时间，进而能够计算出一个PROFIBUS-PA总线网段的设备数量。PROFIBUS协议规定每个PROFIBUS-PA网段从站设备数量最多为32个，但受消耗电流总量的限制和使用场合的影响，实际工程应用中PROFIBUS-PA网段从站设备要少于这个数目。至于网段设备数量具体多少个，目前还没有任何量化的计算方法或公式。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种PROFIBUS-PA总线网段设备数量的计算方法，该计算方法根据位时间Tbit、同步时间Tsyn、间隙时间Tid、传输延迟时间Ttd、从站延迟时间Tsdr等众多PPROFIBUS协议时间参数，计算出信息循环时间，进而计算出PROFIBUS-PA总线网段设备数量。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种PROFIBUS-PA总线网段设备数量的计算方法，根据位时间Tbit、同步时间Tsyn、间隙时间Tid、传输延迟时间Ttd、从站延迟时间Tsdr众多PPROFIBUS协议时间参数，计算出信息循环时间，进而计算出PROFIBUS-PA总线网段设备数量，具体包括以下步骤：S100：根据网段波特率计算位时间；S200：根据位时间计算同步时间和传输延迟时间；S300：根据不同设备所使用ASIC芯片的性能不同，参照每类从站的GSD文件得出从站延迟时间的最小值和最大值；S400：根据PA总线确定的设定时间及建立时间，计算保险余量时间；S500：根据不同波特率的特性，得出令牌接收器延迟时间；S600：根据同步时间、保险余量时间、最小从站延迟时间和令牌接收器延迟时间，计算出空闲时间1；S700：根据同步时间、保险余量时间和最大从站延迟时间，计算出空闲时间2；S800：根据空闲时间1和空闲时间2，通过取较大者计算出空闲时间；S900：根据传输延迟时间、最大从站延迟时间和保险余量时间，计算出间隙时间；S1000：结合上述计算结果，计算出信息循环时间，从而计算出PROFIBUS-PA总线网段设备数量。所述位时间Tbit基于下述公式(1)计算：Tbit＝1/K(1)其中，K指波特率。所述同步时间和传输延迟时间基于下述公式(2)计算：Tsyn＝33TbitTtd＝33Tbit(2)其中Tsyn指同步时间，Ttd指传输延迟时间，两个时间大小一致均为33Tbit。所述从站延迟时间的最小值和最大值基于下述表1确定：表1所述保险余量时间的计算基于下述公式(3)计算：Tsm＝2+Tset+Tqui(3)其中Tset指PA总线确定的设定时间，Tqui指PA总线确定的建立时间。所述令牌接收器延迟时间Tsdi基于下述表2确定：表2其中，PROFIBUS-PA总线的波特率固定为31.25kbit/s，因此令牌接收器延迟时间Tsdi取值≤80。所述空闲时间1和空闲时间2基于下述公式(4)计算：Tid1＝max(Tsyn+Tsm,minTsdr,Tsdi)Tid2＝max(Tsyn+Tsm,maxTsdr)(4)其中，Tsyn指同步时间，Tsm指保险余量时间，minTsdr指最小从站延迟时间，Tsdi指令牌接收器站延迟时间，maxTsdr指最大从站延迟时间。所述空闲时间基于下述公式(5)计算：Tid＝max(Tid1,Tid2)(5)其中，Tid1为空闲时间1，Tid2为空闲时间2。所述间隙时间基于下述公式(6)计算：Tsl＝2×Ttd+maxTsdr+Tsm+11(6)其中，Ttd指传输延迟时间，maxTsdr指最大从站延迟时间，Tsm指保险余量时间。所述PROFIBUS-PA总线网段设备数量基于下述公式(7)、(8)和(9)确定：Tmc＝主站发送请求信息时间+Tsdr+从站发送响应信息时间(7)PROFIBUS报文中的每一个字节特征码均由1个起始位，1个停止位，1个校验位和8个数据位组成，DPV0数据交换报文中除了数据单元外，还有9个字节的报头和报尾，根据特征码得出信息循环时间计算公式为：Tmc＝[Tsyn+Tsl+Tid+(2×9+输入字节数+输出字节数)×11+Tsdr]×Tbit×从站数量(8)其中Tsyn指同步时间，Tsl指间隙时间，Tid指空闲时间，Tsdr指从站延迟时间，Tbit指位时间。其中，GB/T36293-2018《火力发电厂分散控制系统技术条件》，条款5.5.1.1中对控制器的扫描周期有如下规定：CP处理模拟量控制的扫描周期宜不大于250ms，即指出了PROFIBUS-PA网段的信息循环时间Tmc≤250ms＝250000μs；本专利技术具体如下优点：现有技术还没有直接计算PROFIBUS-PA总线网段设备数量的方法。本专利技术的计算方法充分考虑了位时间Tbit、同步时间Tsyn、间隙时间Tid、传输延迟时间Ttd、从站延迟时间Tsdr等信息循环时间计算中涉及的众多PPROFIBUS协议时间参数，计算的准确性高。经过实际验证，本计算方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PROFIBUS-PA总线网段设备数量的计算方法，其特征在于：根据位时间T

【技术特征摘要】
1.一种PROFIBUS-PA总线网段设备数量的计算方法，其特征在于：根据位时间Tbit、同步时间Tsyn、间隙时间Tid、传输延迟时间Ttd、从站延迟时间Tsdr众多PPROFIBUS协议时间参数，计算出信息循环时间，进而计算出PROFIBUS-PA总线网段设备数量，具体包括以下步骤：
S100：根据网段波特率计算位时间；
S200：根据位时间计算同步时间和传输延迟时间；
S300：根据不同设备所使用ASIC芯片的性能不同，参照每类从站的GSD文件得出从站延迟时间的最小值和最大值；
S400：根据PA总线确定的设定时间及建立时间，计算保险余量时间；
S500：根据不同波特率的特性，得出令牌接收器延迟时间；
S600：根据同步时间、保险余量时间、最小从站延迟时间和令牌接收器延迟时间，计算出空闲时间1；
S700：根据同步时间、保险余量时间和最大从站延迟时间，计算出空闲时间2；
S800：根据空闲时间1和空闲时间2，通过取较大者计算出空闲时间；
S900：根据传输延迟时间、最大从站延迟时间和保险余量时间，计算出间隙时间；
S1000：结合上述计算结果，计算出信息循环时间，从而计算出PROFIBUS-PA总线网段设备数量。


2.根据权利要求1所述的PROFIBUS-PA总线网段设备数量的计算方法，其特征在于，所述位时间Tbit基于下述公式(1)计算：
Tbit＝1/K(1)
其中，K指波特率。


3.根据权利要求1所述的PROFIBUS-PA总线网段设备数量的计算方法，其特征在于，所述同步时间和传输延迟时间基于下述公式(2)计算：
Tsyn＝33Tbit
Ttd＝33Tbit(2)
其中Tsyn指同步时间，Ttd指传输延迟时间，两个时间大小一致均为33Tbit。


4.根据权利要求1所述的PROFIBUS-PA总线网段设备数量的计算方法，其特征在于，所述从站延迟时间的最小值和最大值基于下述表1确定：
表1





5.根据权利要求1所述的PROFIBUS-PA总线网段设备数量的计算方法，其特征在于，所述保险余量时间的计算基于下述公式(3)计算：
Tsm＝2+Tset+Tqui(3)
其中Tset指PA总线确定的设定时间，Tqui指PA总线确定的建立时间。


6.根据权利要求1所述的PROFIBUS-PA总线网段设备数量的计算方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔逸群，刘超飞，王文庆，杨新民，杨东，毕玉冰，邓楠轶，董夏昕，高原英，朱博迪，介银娟，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61