PROFIBUS | |
---|---|
Информация о протоколе | |
Тип сети | Шина устройства, Управление процессами |
Физические носители | Витая пара, оптоволокно |
Топология сети | Шина |
Адресация устройства | DIP-переключатель или аппаратное / программное обеспечение |
Управляющий орган | PROFIBUS PROFINET International (PI) |
Веб-сайт | www.profibus.com |
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.
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:
К концу 2009 года было установлено более 30 миллионов узлов PROFIBUS. 5 миллионов из них находятся в обрабатывающая промышленность.
Протокол PROFIBUS (эталонная модель OSI )
OSI-Layer | PROFIBUS | ||||
---|---|---|---|---|---|
7 | Application | DPV0 | DPV1 | DPV2 | Управление |
6 | Презентация | - | |||
5 | Сеанс | ||||
4 | Транспорт | ||||
3 | Сеть | ||||
2 | Канал передачи данных | FDL | |||
1 | Физический | EIA-485 | Оптический | MBP |
.
Для использования этих функций различные уровни обслуживания протокола DP были определены:
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):
SD1 = 0x10
SD1 | DA | SA | FC | FCS | ED |
SD2 = 0x68
SD2 | LE | LEr | SD2 | DA | SA | FC | DSAP | SSAP | PDU | FCS | ED |
SD3 = 0xA2
SD3 | DA | SA | FC | PDU | FCS | ED |
SD4 = 0xDC
SD4 | DA | SA |
SD | Начальный разделитель |
LE | Длина блока данных протокола, (включая DA, SA, FC, DSAP, SSAP) |
LEr | Повторение длины блока данных протокола, (Хэмминга distance = 4) |
FC | Код функции |
DA | Адрес назначения |
SA | Адрес источника |
DSAP | Назначение Точка доступа к услугам |
SSAP | Источник Точка доступа к услугам |
PDU | Протокол данных (данные протокола) |
FCS | Последовательность проверки кадра, вычисляется простым сложением байтов es в пределах указанной длины. Здесь не учитывается переполнение. |
ED | Конечный разделитель (= 0x16) |
SAP (Decimal) | SERVICE |
---|---|
По умолчанию 0 | Циклический обмен данными (Write_Read_Data) |
54 | SAP Master-to-Master (MM Communication) |
55 | Изменить адрес станции (Set_Slave_Add) - SAP55 является необязательным и может быть отключен, если ведомое устройство не обеспечивает энергонезависимую память для хранения адреса станции. |
56 | Чтение входов (Rd_Inp) |
57 | Чтение выходов (Rd_Outp) |
58 | Команды управления ведомому DP (Global_Control) |
59 | Чтение данных конфигурации (Get_Cfg) |
60 | Чтение диагностических данных (Slave_Diagnosis) |
61 | Отправка данных параметризации (Set_Prm) |
62 | Проверка данных конфигурации (Chk_Cfg) |
Для уровня битовой передачи определены три различных метода:
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 - 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 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.