Profibus (УКР)
2 likes847 views
Промислові мережі та інтеграційні технології: Мережі PROFIBUS
More Related Content
What's hot (18)
Viewers also liked (8)
Similar to Profibus (УКР) (20)
More from Пупена Александр (20)
Profibus (УКР)
- 1. Пром мереж- PROFIBUS -розр.: Пупена - 1 Промислові мережі та інтеграційні технології Мережі PROFIBUS Автор: Олександр Пупена (каф.ІАСУ НУХТ) www.asu.in.ua
- 2. Пром мереж- PROFIBUS -розр.: Пупена - 2 PROFIBUS в контексті ISO-OSI PROFIBUS (PROcess Field Bus) – відкрита промислова комунікаційна система, яка призначена для використання в системах автоматизації для швидкодіючих та складних задач зв’язку підтримується PNO (PROFIBUS Nutzerorganisation, 1989), PI (PROFIBUS International, 1995) PROFIBUS DP (Decentralized Periphery); PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification); PROFIBUS PA (for Process Automation) прикладний канальний фізичний Рис.1. PROFIBUS в контексті OSI-моделі FieldBus Data Link (FDL) IEC 61158-4-3/1, IEC 61158-3-3/1 Asynchronous transmission FMS FMS-інтерфейс DP-профілі (DP-V0..V2) IEC 61158-4-3/2 IEC 61158-3-3/2 Synchronous transmission RS-485 або оптоволокно MBP-IS IEC 61158-2 прикладний інтерфейс DDLM (Direct Data Link Maper) IEC 61158-6-3, IEC 61158-5-3* прфолі для FMS- пристроїв профілі для РА-пристроїв профілі для DP-пристроїв * - в IEC описані на прикладному рівні PROFIBUS FMS PROFIBUS DP PROFIBUS PA Рис.2. Метод доступу в мережах Profibus Адр: 1Адр: 2Адр: 6ВедучіАдр: 3Адр: 4Адр: 5Адр: 3Веденілогічнемаркерне кільцешинаАдр: 3Адр: 4Адр: 5Адр: 3Адр: кільцешина
- 3. Пром мереж- PROFIBUS -розр.: Пупена - 3 Фізичний рівень PROFIBUS DP Рис.3. Структура шинного сегменту RS-485 Макс 32 вузла RxD/TxD P (3) RxD/TxD N (8) RxD/TxD P (3) RxD/TxD N (8) 220 Ом 390 Ом 390 Ом 390 Ом 390 Ом 220 Ом - базується на інтерфейсі RS-485 або оптоволокно; - бітова швидкість до 12 МБіт/с - 11-бітний символ (1 старт, 8 даних, 1 паритет, 1 стоп) метод NRZ; - максимальна кількість вузлів на сегмент – 32 - максимальна довжина лінії залежить від бітової швидкості: від 9600біт/с до 187500біт/с – до 1000 м; 500 кбіт/с – до 500 м; 1500 кбіт/с – до 200 м; 12 Мбіт/с – до 100 м. - шинна топологія, 2-провідна схема без сигнальної землі; - на кінцях кожного сегменту термінатори лінії опором 220 Ом.
- 4. Пром мереж- PROFIBUS -розр.: Пупена - 4 Фізичний рівень PROFIBUS DP (продовження) Рис.4. Сегментація та підключення пристроїв до PROFIBUS шини Ведений без термінатора шини Ведений з термінатором шини репітер без термінатора шини репітер з термінатором шини контак Позначення Сигнал 1 ─ не використовується 2 М24 ─ 24 В 3 RxD/TxD-P Прийом/передача, В+ 4 СNTR-P Сигнал для управління передачою, + 5 DGND Сигнальна земля, ─ 6 VP Напруга живлення 5В, + 7 P24 + 24 В 8 RxD/TxD-N Прийом/передача, А─ 9 СNTR-N Сигнал для управління передачою, Рис. 5 Призначення контактів 9-пінового SUB-D конектора Рис.6. Використання індуктивностей в якості додаткових імпедансів
- 5. Пром мереж- PROFIBUS -розр.: Пупена - 5 Фізичний рівень PROFIBUS DP (продовження) контак Позначення Сигнал 1 ─ не використовується 2 М24 ─ 24 В 3 RxD/TxD-P Прийом/передача, В+ 4 СNTR-P Сигнал для управління передачою, + 5 DGND Сигнальна земля, ─ 6 VP Напруга живлення 5В, + 7 P24 + 24 В 8 RxD/TxD-N Прийом/передача, А─ 9 СNTR-N Сигнал для управління передачою,
- 6. Пром мереж- PROFIBUS -розр.: Пупена - 6 Базові функції DP-V0. Циклічний обмін даними процесу Адр: 1 DP-Master Class 1 Адр: 2 Адр: 3 Адр: 5 DP Slaves маркер шина Рис.17. Опитування Ведених по списку опитування список опитування Вихідні дані Вхідні дані Вихідні дані Вхідні дані запит відповідь відповідь запит Вихідні дані Вихідні дані Вихідні дані Вихідні дані Вхідні дані Вхідні дані Вхідні дані Вхідні дані Циклічний обмін (Cyclic Data Exchange) – обмін даними процесу через циклічне опитування Ведених, Клієнт-Серверна модель ідентифікованого обміну (Polling) DP-цикл - процес опитування Ведучим усіх своїх Ведених за час володіння маркером Polling-Liste – перелік адрес Ведених, яких опитує Ведучий PROFIBUS DP V0 – Cyclic Data Exchange + GSD + Diagnostics PROFIBUS DP V1 – V0 + Acyclic Data Exchange + … PROFIBUS DP V2 – V1 + Publisher/Subscriber + Isochronous Mode + … SYNC – широкомовна команда на запис буферних вихідних значень на виходи FREEZE – широкомовна команда на “замороження” вхідних сигналів
- 7. Пром мереж- PROFIBUS -розр.: Пупена - 7 Базові функції DP-V0. Структура DP-циклу Рис.18 Структура циклу ROFIBUS DP в системі з одним Ведучим Циклічна частина Ациклічна частина tcycl=const tacycl≠const tΣcycl≠const Рис.19. Структура постійного за часом циклу ROFIBUS DP в системі з одним Ведучим Циклічна частина Ациклічна частина tcycl=const tacycl≠const tΣcycl=const tΣcycl=const tΣcycl=const tΣcycl=const Пауза tp≠const постійний за часом DP-цикл постійний за часом DP-цикл постійний за часом DP-цикл початок нового DP-циклу • обмін даними під час фази ініціалізації Веденого; • діагностичні функції для Веденого; • комунікації з Ведучим DPM2; • повторення спотворених кадрів;
- 8. Пром мереж- PROFIBUS -розр.: Пупена - 8 Базові функції DP-V0. Конфігурація та ініціалізація мережі DP-Ведений готовий до конфігурування та параметрування параметрування Веденого конфігурування Веденого DP-Ведений готовий до обміну даними DP-Ведучий DP-Ведений запит діагностики Веденого (Slave_Diag) так ні діагностичні дані Веденого дані параметризації Веденого (Set_Prm) підтвердження дані параметризації Веденого (Set_Prm) підтвердження запит діагностики Веденого (Slave_Diag) діагностичні дані Веденого так ні циклічний обмін даними Data_Exchange •Offline – відсутній зв’язок Ведучого з Веденим; •Stop – циклічний обмін даними з Веденими відсутній; •Clear – Ведучий зчитує вхідну інформацію з Ведених, однак виходи виставляє в аварійному значені (fail-safe state); •Operate – нормальний операційний режим, в якому доступні операції циклічного обміну. Режими функціонування Ведучого DPM1
- 9. Пром мереж- PROFIBUS -розр.: Пупена - 9 Приклад PDS1 RIO1 VIPA 200 VIPA 100 VIPA SPEED7 PLC1 (Master) PLC2 PROFIBUS DP RS-485 Рис.7.8. Структурна схема системи до прикладу 7.1. LENZE 8200 Рис.7.9. Схема мережних з’єднань до прикладу 7.1. KK1* PLC1 PLC2 KМ1 KМ3 DP PB DP MP2I MP2I PDS1 KМ2 VIPA VIPA 200 SPEED7 Lenze KK2* KK3* MK1 *- схема підключення дана в текстовій частині X3 RIO1 DP VIPA 100 KМ2 KМ3 OFF перемикач термінатору MK1
- 10. Пром мереж- PROFIBUS -розр.: Пупена - 10 Приклад QW100 … QW114 MASTER Рис.7.21. Постановка задачі до прикладу 7.2. PIW300 … PIW314 CPU 215- 2BP02 RIO1 (VIPA 100) VIPA 153- 4PH00 PDS1(LENZE) E82EV371K2C PLC2 (VIPA 200) PLC1 (VIPA SPEED7) 6 7 8 DI0 … DI7 DO0 … DO7 DRIVECOM-CTRL NSET1-N1 NSET1-N2 PCTRL1-NADD PCTRL1-ACT PCTRL1-SET1 PCTRL1-SET1 MCTRL1-MSET MCTRL1-VOLT-ADD MCTRL1-PHI-ADD DRIVECOM-STAT MCTRL1-NOUT+SLIP MCTRL1-NOUT MCTRL1-IMOT PCTRL1-ACT PCTRL1-SET1 PCTRL1-OUT MCTRL1-MOUT MCTRL1-DCVOLT NSET1-RFG1-IN PQW300 … PQW314 IW100 … IW114 QW116 … QW134 IW116 … IW134 Q2.0 … Q2.7 I2.0 … I2.7 2 S S S
- 11. Пром мереж- PROFIBUS -розр.: Пупена - 11 Приклад (Схема інформаційних потоків) QW100 … QW114 MASTER 2 Рис.15.17. Схема мережних інформаційних потоків PIW300 … PIW314 RIO1 PDS1 PLC2 PLC1 DI0 … DI7 DO0 … DO7 DRIVECOM-CTRL NSET1-N1 NSET1-N2 PCTRL1-NADD PCTRL1-ACT PCTRL1-SET1 PCTRL1-SET1 MCTRL1-MSET MCTRL1-VOLT-ADD MCTRL1-PHI-ADD DRIVECOM-STAT MCTRL1-NOUT+SLIP MCTRL1-NOUT MCTRL1-IMOT PCTRL1-ACT PCTRL1-SET1 PCTRL1-OUT MCTRL1-MOUT MCTRL1-DCVOLT NSET1-RFG1-IN PQW300 … PQW314 IW100 … IW114 QW116 … QW134 IW116 … IW134 Q2.0 … Q2.7 I2.0 … I2.7 1 1 0.1 2 3 4 5 6 DP PLC2 SLAVE 6 0.1 2 PLC2 PLC1 PLC1 PG/OP SLAVE 7 X3 4 3 SLAVE 8 DP 6 5 PLC1 PLC1 PLC1 PLC1 PDS1 PDS1 RIO1 RIO1 IF1 SLAVE 9 DBW0 … DBW98 Tag1 … Tag50 Touch Buttons IB3 … IB6 OP1 OP1 TSAP=02.02 8 OP1 Profibus DP PLC1 8 PLC1 7 7
- 12. Пром мереж- PROFIBUS -розр.: Пупена - 12 Контрольні питання 1.Перерахуйте мережі PROFIBUS, які використовуються на сьогоднішній день? Яке призначення кожної з них? Охарактеризуйте їх в контексті моделі OSI. 2.На якому інтерфейсі, яке середовище передачі, яка бітова швидкість, топологія та який метод кодування використовується для електричного з’єднання для PROFIBUS DP? 3.Як забезпечується термінування, захисне зміщення, сегментація в PROFIBUS DP, побудованого на базі RS-485? 4.Які правила підключення вузлів до загальної шини PROFIBUS DP, побудованого на базі RS-485? 5.Який тип з’єднувача рекомендується використовувати для PROFIBUS DP, побудованого на базі RS-485? Прокоментуйте призначення кожного піну. 6.Які типи кабелів використовуються для PROFIBUS DP, побудованого на базі RS-485? Які вимоги до бітової швидкості, загальної довжини лінії зв’язку та довжини відгалужень при використанні різних кабелів? 7.Які додаткові засоби необхідно використати при підключенні пристроїв до шини, на бітових швидкостях вище 3Мбіт/с? Поясніть конструкцію з’єднувача, який використовується при таких швидкостях. 8.Який метод доступу використовується в мережах PROFIBUS? Як адресуються вузли в мережі? 9.Які способи обміну використовуються в PROFIBUS DP? Які функції відносяться до базових PROFIBUS DP-V0? 10.Що таке циклічний обмін даними процесу? Як він функціонує? 11.Розкажіть про призначення та принципи функціонування команд SYNC/FREEZE? 12.Які Ви знаєте класи Ведучих вузлів PROFIBUS DP-V0? Які функції цим вузлам доступні? 13.З яких складових складається цикл ROFIBUS DP в системі з одним Ведучим? Які функції виконуються в ациклічній частині? Навіщо потрібні DP-цикли з постійним часом, та з яких складових вони складаються? 14.Як функціонують діагностичні переривання Веденого в контексті функціонування DP-циклу? 15.Розкажіть про процедуру ініціалізації Ведучим свого Веденого. 16.Що таке консистентність даних процесу в PROFIBUS DP? Навіщо її визначати? Які обмеження на об’єм консистентних даних? 17.Які розширені функції обміну доступні в PROFIBUS DP-V1 та DP-V2? 18.Розкажіть про призначення GSD-файлу.