Profibus

редактировать
PROFIBUS
Информация о протоколе
Тип сетиШина устройства, Управление процессами
Физические носителиВитая пара, оптоволокно
Топология сетиШина
Адресация устройстваDIP-переключатель или аппаратное / программное обеспечение
Управляющий органPROFIBUS PROFINET International (PI)
Веб-сайтwww.profibus.com
Электрический разъем Profibus

PROFIBUS (полевая шина процесса) является стандартом для связь fieldbus в технологии автоматизации. Впервые она была продвинута в 1989 г. BMBF (Немецкий департамент образования и исследований), а затем использовалась Siemens. Его не следует путать со стандартом PROFINET для Industrial Ethernet. PROFIBUS открыто публикуется как часть IEC 61158.

Содержание

  • 1 Источник
  • 2 Технология
    • 2.1 Уровень приложений (OSI-Layer 7)
    • 2.2 Уровень безопасности (OSI-Layer 2)
      • 2.2.1 Нет данных
      • 2.2.2 Данные переменной длины
      • 2.2.3 Данные фиксированной длины
      • 2.2.4 Токен
      • 2.2.5 Поля
      • 2.2.6 Точки доступа к услугам
    • 2.3 Уровень битовой передачи (OSI-Layer 1)
  • 3 Профиля
  • 4 Организация
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки

Источник

История PROFIBUS восходит к публично продвигаемому плану ассоциации, которая началась в Германии в 1986 году и для которой 21 компания и институт разработали генеральный план проекта под названием «fieldbus ». Цель состояла в том, чтобы внедрить и распространить использование полевой шины последовательной передачи данных на основе основных требований интерфейсов полевых устройств. С этой целью компании-участники согласились поддерживать общую техническую концепцию производства (т.е. дискретную или заводскую автоматизацию ) и автоматизацию процессов. Во-первых, был определен сложный протокол связи Profibus FMS (спецификация сообщений полевой шины), который был адаптирован для сложных коммуникационных задач. Впоследствии, в 1993 году, была завершена спецификация более простого и, следовательно, значительно более быстрого протокола PROFIBUS DP (децентрализованные периферийные устройства). Profibus FMS используется для (недетерминированной) передачи данных между ведущими устройствами Profibus. Profibus DP - это протокол, предназначенный для (детерминированной) связи между ведущими устройствами Profibus и их удаленными ведомыми устройствами ввода / вывода.

Сегодня используются два варианта PROFIBUS; PROFIBUS PA:

  • PROFIBUS DP (децентрализованные периферийные устройства) используется для управления датчиками и исполнительными механизмами через централизованный контроллер в производственных (заводских) приложениях автоматизации. Здесь, в частности, сосредоточены многие стандартные возможности диагностики.
  • PROFIBUS PA (автоматизация процессов) используется для контроля измерительного оборудования через систему управления технологическим процессом в приложениях автоматизации процессов. Этот вариант разработан для использования во взрывоопасных / взрывоопасных зонах (Ex-зона 0 и 1). Физический уровень (т. Е. Кабель) соответствует стандарту IEC 61158-2, который позволяет передавать питание по шине на полевые приборы, ограничивая при этом токи, чтобы не создавались взрывоопасные условия, даже если произойдет сбой. Количество устройств, подключенных к сегменту PA, ограничено этой функцией. PA имеет скорость передачи данных 31,25 кбит / с. Однако PA использует тот же протокол, что и DP, и может быть подключен к сети DP с помощью устройства сопряжения. Гораздо более быстрый DP действует как магистральная сеть для передачи сигналов процесса на контроллер. Это означает, что DP и PA могут работать вместе, особенно в гибридных приложениях, где сети автоматизации процессов и фабрики работают бок о бок.

К концу 2009 года было установлено более 30 миллионов узлов PROFIBUS. 5 миллионов из них находятся в обрабатывающая промышленность.

Технология

Протокол PROFIBUS (эталонная модель OSI )

OSI-LayerPROFIBUS
7ApplicationDPV0DPV1DPV2Управление
6Презентация-
5Сеанс
4Транспорт
3Сеть
2Канал передачи данныхFDL
1ФизическийEIA-485 ОптическийMBP

.

Уровень приложения (OSI-Layer 7)

Для использования этих функций различные уровни обслуживания протокола DP были определены:

  • DP-V0 для циклического обмена данными и диагностики
  • DP-V1 для ациклического обмена данными и обработки аварийных сигналов
  • DP-V2 для изохронного режима и широковещательный обмен данными (связь между подчиненным и подчиненным)

Уровень безопасности (OSI-Layer 2)

Уровень безопасности FDL (Канал передачи данных полевой шины) работает с гибридным методом доступа, который сочетает передачу маркера с методом ведущий-ведомый. В сети PROFIBUS DP контроллеры или системы управления процессом являются ведущими, а датчики и исполнительные механизмы - ведомыми.

Каждый байт защищен четностью и передается асинхронно с помощью стартового и стопового бита. При передаче байтов телеграммы паузы между стоповым битом и следующим стартовым битом может не быть. Ведущее устройство сигнализирует о начале новой телеграммы с паузой SYN не менее 33 бит (логическая «1» = шина свободна).

Используются различные типы телеграмм. Их можно отличить по начальному разделителю (SD):

Нет данных

SD1 = 0x10

SD1DASAFCFCSED

Данные переменной длины

SD2 = 0x68

SD2LELErSD2DASAFCDSAPSSAPPDUFCSED

Данные фиксированной длины

SD3 = 0xA2

SD3DASAFCPDUFCSED

Token

SD4 = 0xDC

SD4DASA

Поля

SDНачальный разделитель
LEДлина блока данных протокола, (включая DA, SA, FC, DSAP, SSAP)
LErПовторение длины блока данных протокола, (Хэмминга distance = 4)
FCКод функции
DAАдрес назначения
SAАдрес источника
DSAPНазначение Точка доступа к услугам
SSAPИсточник Точка доступа к услугам
PDUПротокол данных (данные протокола)
FCSПоследовательность проверки кадра, вычисляется простым сложением байтов es в пределах указанной длины. Здесь не учитывается переполнение.
EDКонечный разделитель (= 0x16)

Точки доступа к сервису

SAP (Decimal)SERVICE
По умолчанию 0Циклический обмен данными (Write_Read_Data)
54SAP Master-to-Master (MM Communication)
55Изменить адрес станции (Set_Slave_Add) - SAP55 является необязательным и может быть отключен, если ведомое устройство не обеспечивает энергонезависимую память для хранения адреса станции.
56Чтение входов (Rd_Inp)
57Чтение выходов (Rd_Outp)
58Команды управления ведомому DP (Global_Control)
59Чтение данных конфигурации (Get_Cfg)
60Чтение диагностических данных (Slave_Diagnosis)
61Отправка данных параметризации (Set_Prm)
62Проверка данных конфигурации (Chk_Cfg)

Уровень битовой передачи (OSI-Layer 1)

Для уровня битовой передачи определены три различных метода:

  • С электрической передачей в соответствии с EIA-485, кабели витой пары с импедансом 150 Ом используются в топологии шины . Можно использовать скорость передачи от 9,6 кбит / с до 12 Мбит / с. Длина кабеля между двумя репитерами ограничена от 100 до 1200 м, в зависимости от используемой скорости передачи данных. Этот метод передачи в основном используется с PROFIBUS DP.
  • С оптической передачей через оптоволокно, звезда-, шина- и используются кольцевые топологии. Расстояние между репитерами может составлять до 15 км. Кольцевая топология также может быть выполнена с резервированием.
  • С технологией передачи MBP (Manchester Bus Powered) данные и питание полевой шины подаются по одному и тому же кабелю. Мощность может быть уменьшена таким образом, что возможно использование во взрывоопасных средах. Топология шины может иметь длину до 1900 м и допускает разветвление для полевых устройств (максимум 60 м ответвлений). Скорость передачи здесь составляет 31,25 кбит / с. Эта технология была специально разработана для использования в автоматизации процессов для PROFIBUS PA.

Для передачи данных через скользящие контакты для мобильных устройств или оптической или радиопередачи данных на открытых пространствах можно получить продукты различных производителей, однако они не соответствуют требованиям любой стандарт.

PROFIBUS DP использует двухжильный экранированный кабель с фиолетовой оболочкой и работает со скоростью от 9,6 кбит / с до 12 Мбит / с. Для сети можно выбрать конкретную скорость, чтобы дать достаточно времени для связи со всеми устройствами, присутствующими в сети. Если системы меняются медленно, то приемлемой является более низкая скорость связи, а если системы меняются быстро, эффективная связь будет происходить за счет более высокой скорости. Сбалансированная передача RS485, используемая в PROFIBUS DP, позволяет одновременно подключать только 31 устройство; однако можно подключить больше устройств (до 126) или расширить сеть с помощью концентраторов или повторителей (4 концентратора или повторителей, чтобы достичь 126). Концентратор или повторитель также считаются устройством.

PROFIBUS PA работает с фиксированной скоростью 31,25 кбит / с через двухжильный экранированный кабель с синей оболочкой. Связь может быть инициирована для минимизации риска взрыва или для систем, которые по своей сути нуждаются в безопасном оборудовании. Форматы сообщений в PROFIBUS PA идентичны PROFIBUS DP.

Примечание: PROFIBUS DP и PROFIBUS PA не следует путать с PROFINET.

Профили

Профили - это предварительно определенные конфигурации функций и возможностей, доступные в PROFIBUS для использования в определенных устройства или приложения. Они определяются рабочими группами PI и публикуются PI. Профили важны для открытости, взаимодействия и взаимозаменяемости, так что конечный пользователь может быть уверен, что подобное оборудование от разных поставщиков работает стандартизированным образом. Выбор пользователя также стимулирует конкуренцию, которая подталкивает поставщиков к повышению производительности и снижению затрат.

Существуют профили PROFIBUS для энкодеров, лабораторных приборов, интеллектуальных насосов, роботов и машин с числовым программным управлением, например. Профили также существуют для таких приложений, как использование HART и беспроводной связи с PROFIBUS, а также для устройств автоматизации процессов через PROFIBUS PA. Другие профили указаны для управления движением (PROFIdrive) и функциональной безопасности (PROFIsafe ).

Организация

Организация PROFIBUS Nutzerorganisation e.V. (Организация пользователей PROFIBUS или PNO) была создана в 1989 году. Эта группа состояла в основном из производителей и пользователей из Европы. В 1992 году была основана первая региональная организация PROFIBUS (PROFIBUS Schweiz в Швейцарии). В последующие годы были добавлены дополнительные региональные ассоциации PROFIBUS и PROFINET (RPA).

В 1995 году все RPA объединились в международную зонтичную ассоциацию PROFIBUS PROFINET International (PI). Сегодня PROFIBUS представлен 25 RPA по всему миру (включая PNO) с более чем 1400 членами, включая большинство, если не всех крупных поставщиков средств автоматизации и поставщиков услуг, а также множество конечных пользователей.

См. Также

Ссылки

  • Технология и приложение PROFIBUS - Описание системы
  • J. Вейгманн, Г. Килиан: Децентрализация с помощью PROFIBUS DP / DPV1, ISBN 978-3-89578-218-3
  • М. Фельзер: Руководство по PROFIBUS, сборник информации, объясняющий сети PROFIBUS, собранный профессором Максом Фельзером, ISBN 978-3-8442-1435-2
  • R. Mitchell: PROFIBUS: карманный справочник, ISBN 978-1556178627
  • J. Пауэл, Х. Ванделайн: Улавливание процесса Fieldbus: Введение в Profibus для автоматизации процессов, ISBN 978-1606503966
  • Дж. Xiu: PROFIBUS на практике: установка устройств и кабелей PROFIBUS, ISBN 978-1481245210
  • J. Сю: PROFIBUS на практике: системная инженерия, устранение неисправностей и обслуживание, ISBN 978-1493614684
  • J. Xiu: PROFIBUS на практике: архитектура и проектирование системы, ISBN 978-1507633045

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-02 07:44:49
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте