Komplexní Protokol Přehled
PROFIBUS: Úvod
PROFIBUS není jeden komunikační systém, ale různé protokoly postavené na stejném poli-bus technologie svazku. Uživatelé mohou kombinovat různé protokoly PROFIBUS s vlastním softwarem a dalšími požadavky, což vede k jedinečnému profilu aplikace. S mnoha profily k dispozici, PROFIBUS může vyhovovat specifickým potřebám. Jedna věc ale zůstává stejná. Díky důkladnému testování splňují zařízení PROFIBUS vysoký standard kvality, který se hodí pro vysoce kvalitní síť.
Historie
PROFIBUS se zrodila z kombinované push německá vláda, německé společnosti, a další představitelé průmyslu v pozdní 1980. Jejich úsilí vytvořil automatizační řešení, které je nejen stále životaschopné dnes, ale vedla k dalšímu řešení. Hrdé dědictví PROFIBUSU umožňuje mnoha evropským zákazníkům obrátit se na automatizaci specifickou pro jejich potřeby.
Původ
V roce 1987, 21 firem a institucí v Německu spojily své síly k vytvoření nového protokolu. Jejich cílem bylo vytvořit bit-sériový systém Fieldbus. Aby byl systém životaschopný, potřebovali standardizovat rozhraní polního zařízení. Skupina, která získala název Centrální Asociace pro elektrotechnický průmysl (ZVEI), dokončila svůj cíl vytvořením PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification).
tento nový protokol splnil standardizaci průmyslové automatizace prostřednictvím protokolu schopného odesílat komplexní komunikaci. ZVEI však nedokončil. V roce 1993 skupina představila nový standard PROFIBUS DP (decentralizovaná periferie). Tato nová verze představovala větší jednoduchost, včetně snadnější konfigurace a rychlejšího zasílání zpráv.
ZVEI nadále slouží elektronickému průmyslu v Německu. Jejich práce na vytvoření PROFIBUSU byla zásadní.
organizace
PROFIBUS standardy jsou udržovány a pokročilé prostřednictvím dvojice důležitých organizací. V roce 1989 vytvořili výrobci A Uživatelé PROFIBUSU uživatelskou organizaci PROFIBUS (PNO). Tato skupina byla a stále je nekomerčním podnikem. Členové pracují na podpoře PROFIBUSU prostřednictvím podpory a vzdělávání, včetně publikování dokumentů, které pomáhají uživatelům uspokojit jejich potřeby pomocí stávající technologie.
větší skupina vznikla v roce 1995 a pojmenovala se PROFIBUS International neboli PI. Jako největší Fieldbus sdružení uživatelů ve světě, PI je schopen provádět mnoho úkolů zásadní pro progresi PROFIBUS. Stejně jako PNO, PI vzdělává uživatele na PROFIBUSU a pomáhá rozvíjet jeho umístění po celém světě. Organizace jde dále, ačkoli, tím, že pomáhá s zabezpečením kvality, stanovení standardů, a vývoj nových technologií PROFIBUS.
přehled
PROFIBUS je inteligentní, polní sběrnice technologie. Zařízení v systému se připojují k centrální lince. Po připojení mohou tato zařízení efektivně komunikovat informace, ale mohou jít nad rámec automatizačních zpráv. Zařízení PROFIBUS se mohou také podílet na autodiagnostice a diagnostice připojení. Na nejzákladnější úrovni PROFIBUS těží z vynikajícího návrhu vrstev OSI a základní topologie.
OSI Model
PROFIBUS sítí využít tři samostatné vrstvy OSI Síťového modelu. Nejprve PROFIBUS popisuje aplikační vrstvu. Existuje několik verzí PROFIBUSU, které zpracovávají různé typy zpráv v aplikační vrstvě. Mezi typy zpráv, které PROFIBUS podporuje, patří cyklická a acyklická výměna dat, Diagnostika, manipulace s alarmem a izochronní zasílání zpráv.
PROFIBUS nedefinuje vrstvy tři až šest. Definuje však datové spojení a fyzické vrstvy, vrstvy jedna a dvě. Vrstva datového spojení je doplněna datovou linkou sběrnice pole nebo FDL. Systém FDL kombinuje dvě společná schémata, metodiku master-slave a předávání tokenů. V síti master-slave posílají mistři, obvykle řadiči, požadavky na otroky, senzory a akční členy. Otroci podle toho reagují. PROFIBUS také zahrnuje token passing, systém, ve kterém je mezi uzly předán signál“ token“. Komunikovat může pouze uzel s tokenem. Koncept předávání tokenů je jako mluvící lastura; mluvit může pouze osoba s lasturou.
Líbí se vám, co čtete?
přihlaste se k odběru naší e-mailové série Automation Education a naučte se vstupy a výstupy špičkových průmyslových protokolů v týdenním formátu velikosti bajtů!
nakonec PROFIBUS definuje fyzickou vrstvu, i když ponechává prostor pro flexibilitu. Systémy PROFIBUS mohou mít tři typy médií. Prvním je standardní Kabelový systém s kroucenými páry, v tomto případě RS485. K dispozici jsou také dva pokročilejší systémy. Systémy PROFIBUS mohou nyní pracovat s přenosem z optických vláken v případech, kdy je to vhodnější. Bezpečnostní systém zvaný Manchester Bus Power nebo MBP je k dispozici také v situacích, kdy je chemické prostředí náchylné k výbuchu.
topologie
PROFIBUS používá topologii sběrnice. V této topologii je centrální linka nebo sběrnice zapojena do celého systému. Zařízení jsou připojena k této centrální sběrnici. Jedna sběrnice eliminuje potřebu plné délky linky vedoucí z centrálního ovladače do každého jednotlivého zařízení.
v minulosti se každé zařízení PROFIBUS muselo připojit přímo k centrální sběrnici. Technologický pokrok však umožnil nový „dvouvodičový“ systém. V této topologii se centrální sběrnice PROFIBUS může připojit k ethernetovému systému ProfiNet. Tímto způsobem se může připojit více sběrnic PROFIBUS.
typy PROFIBUSŮ
PROFIBUS prošel několika revizemi. V některých případech vedly pokroky k novému typu PROFIBUSU. V ostatních případech znamenají nové revize různé verze stejného typu PROFIBUSU. V každém případě rozmanitost řešení PROFIBUS znamená, že systém může být přizpůsoben různým potřebám různých průmyslových odvětví.
PROFIBUS FMS
původní verze PROFIBUSU byla PROFIBUS FMS, SPECIFIKACE zprávy Fieldbus. PROFIBUS FMS byl navržen tak, aby komunikoval mezi programovatelnými regulátory a počítači a posílal mezi nimi komplexní informace. Bohužel, vzhledem k počátečnímu úsilí designérů PROFIBUSU nebyla technologie FMS tak flexibilní, jak je potřeba. Tento protokol nebyl vhodný pro méně složité zprávy nebo komunikaci v širší, složitější síti. Nové typy PROFIBUS by tyto potřeby uspokojily. PROFIBUS FMS se používá dodnes, i když drtivá většina uživatelů považuje novější řešení za vhodnější.
PROFIBUS DP
druhý typ PROFIBUSU je univerzálnější. Tento nový protokol nazvaný PROFIBUS DP je pro decentralizovanou periferii mnohem jednodušší a rychlejší. PROFIBUS DP se používá v drtivé většině profilů aplikací PROFIBUS, které se dnes používají. Profily aplikací umožňují uživatelům kombinovat jejich požadavky na konkrétní řešení a brzy budou podrobněji diskutovány.
PROFIBUS DP má sám o sobě tři samostatné verze. Každá verze, od DP-V0 po DP-V1 a DP-V2, poskytuje novější a složitější funkce.
PROFIBUS PA
PROFIBUS PA je protokol určený pro automatizaci procesů. Ve skutečnosti je PROFIBUS PA typem profilu aplikace PROFIBUS DP. PROFIBUS PA standardizuje proces přenosu naměřených dat. Má však velmi důležitou jedinečnou vlastnost. PROFIBUS PA byl navržen speciálně pro použití v prostředí s nebezpečím výbuchu.
ve většině prostředí pracuje PROFIBUS PA přes média s krouceným párem RS485. Toto médium spolu s profilem aplikace PA podporuje napájení přes sběrnici. Ve výbušném prostředí však tato síla může vést k jiskrám, které vyvolávají výbuchy. Chcete-li to zvládnout, PROFIBUS PA mohou být použity s Manchester Bus Powered technology (MBP).
technologie MBP
médium MBP bylo navrženo speciálně pro použití v PROFIBUS PA. Umožňuje přenos dat i výkonu. Technologie ale snižuje výkon. Menší výkon snižuje nebo téměř eliminuje možnost výbuchu. Autobusy využívající MBP mohou dosáhnout 1900 metrů a mohou podporovat větve. Profily aplikací
PROFIBUS lze pomocí aplikačních profilů přizpůsobit konkrétním potřebám. Existuje mnoho profilů, které kombinují standardy pro přenosová média, komunikační protokol (FMS, DP-V0 atd.) Každý profil aplikace je přizpůsoben konkrétnímu použití, a pravidelně se objevují nové profily. Seznam všech by byl těžkopádný.
některé profily aplikací jsou však rozšířené. Dva příklady jsou PROFIsafe a PROFIdrive. PROFIsafe
PROFIsafe používá další software k vytvoření sítě s vysokou integritou. Tato síť je užitečná v situacích, kdy je vyžadována vysoká bezpečnost. Aby dodavatelé a výrobci mohli být certifikováni v PROFIsafe, musí udržovat vysoké standardy kvality.
PROFIdrive
PROFIdrive byl vytvořen pro aplikace řízení pohybu. Software přidaný do SPECIFIKACE PROFIBUS DP umožňuje síti dosáhnout přesného řízení servomotorů a dalších zařízení. PROFIdrive tak může dosáhnout synchronizace v síti.
zajištění kvality
uživatelská organizace PROFIBUS vytvořila program pro testování shody, který zajistí, že zařízení splňují vysoké standardy. V tomto programu je zařízení odesláno do nezávislé laboratoře k testování. Zařízení pak prochází komplexní řadou testů, včetně testů hardwaru, shody a funkcí. Výsledky zkoušek jsou zdokumentovány
Když zařízení projde všemi testy, může jeho výrobce požádat o certifikát shody. Certifikát je platný po dobu tří let a může být obnoven dalším testováním.
| Attribute | Rating |
| PRIMARY VENDOR | Siemens |
| PRIMARY ADVANTAGES | Very Fast and Simple Integration to Siemens PLCs | Acceptance in Europe |
| PRIMARY ADVANTAGES | Expensive ASIC Required, No Power over the Bus, Expensive Connectors |
| NETWORK SPEED | 12 Meg |
| DUPLICATE ADDRESS DETECTION | None |
| MAXIMUM FRAME SIZE | 244 Bytes |
| CONNECTORS | Enhanced DB-9 for Profibus Speed |
| CONNECTORS | None – Half Duplex Protocol |
| BANDWIDTH UTILIZATION | Medium to Low | Frame Size larger than most applications require |
| MAXIMUM NUMBER NODES | 126 with 32 Maximum per segment |
| MESSAGING TYPES | Two Types (Messaging and I/O) |
| PRIMARY COMMUNICATION METHODS | Half Duplex Master Slave |
| MAX I/O PER PACKET | 244 Bytes |
| LARGE MESSAGE FRAGMENTATION | No |
| TYPICAL CYCLE TIMES | 10 mec |
| SPONSORING ORGANIZATION | Profibus User Organization (PNO) |
| CONNECTOR COST | Expensive Drivers and Interface for 12Meg Speed |
| TYPICAL FLASH REQUIRED | ASIC Plus 5K in Processor |
| TYPICAL RAM REQUIRED | 5K | Varies with I/O Supported |