PROFIBUS

omfattende Protokoloversigt

PROFIBUS: introduktion

PROFIBUS er ikke et kommunikationssystem, men en række protokoller bygget på samme feltbusteknologipakke. Brugere kan kombinere forskellige PROFIBUS-protokoller med deres eget program og andre krav, hvilket resulterer i en unik applikationsprofil. Med mange tilgængelige profiler kan PROFIBUS passe til specifikke behov. En ting forbliver dog den samme. Gennem grundig test opfylder PROFIBUS-enheder en høj kvalitetsstandard, der passer til et netværk af høj kvalitet.

historie

PROFIBUS blev født ud af et kombineret skub fra den tyske regering, tyske virksomheder og andre brancheledere i slutningen af 1980 ‘ erne. deres indsats skabte en automatiseringsløsning, der ikke kun stadig er levedygtig i dag, men har ført til yderligere løsninger. PROFIBUS stolte arv gør det muligt for mange europæiske kunder at henvende sig til automatisering, der er specifik for deres behov.

Oprindelse

i 1987 gik 21 virksomheder og institutioner i Tyskland sammen om at oprette en ny protokol. Deres mål var at skabe et bit-serielt Feltbussystem. For at systemet skulle være levedygtigt, var de nødt til at standardisere feltenhedens interface. Gruppen, der havde taget navnet Central Association for the Electrical Industry, afsluttede sit mål med oprettelsen af PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification).

denne nye protokol opfyldte standardisering af industriel automatisering gennem en protokol, der er i stand til at sende kompleks kommunikation. Men SF var ikke færdig. I 1993 introducerede gruppen en ny standard, PROFIBUS DP (decentraliseret periferi). Denne nye version indeholdt mere enkelhed, herunder lettere konfiguration og hurtigere beskeder.

Vi arbejder fortsat med elektronikindustrien i Tyskland. Deres arbejde med at skabe PROFIBUS var afgørende.

organisationer

PROFIBUS standarder opretholdes og avancerede via et par vigtige organisationer. I 1989 oprettede PROFIBUS-producenter og brugere PROFIBUS Brugerorganisation (PNO). Denne gruppe var og er stadig et ikke-kommercielt venture. Medlemmer arbejder for at fremme PROFIBUS gennem support og uddannelse, herunder udgivelse af dokumenter, der hjælper brugerne med at tilfredsstille deres behov ved hjælp af eksisterende teknologi.

en større gruppe blev dannet i 1995 og navngivet PROFIBUS International, eller PI. Som den største Fieldbus-brugerforening i verden er PI i stand til at udføre mange opgaver, der er afgørende for PROFIBUS ‘ udvikling. Ligesom PNO uddanner PI brugere på PROFIBUS og hjælper med at fremme sin placering over hele verden. Organisationen går dog videre ved at hjælpe med kvalitetssikring, sætte standarder og udvikle nye PROFIBUS-teknologier.

oversigt

PROFIBUS er en smart, field-bus teknologi. Enheder på systemet forbinder til en central linje. Når de er tilsluttet, kan disse enheder kommunikere information på en effektiv måde, men kan gå ud over automatiseringsmeddelelser. PROFIBUS-enheder kan også deltage i selvdiagnose og forbindelsesdiagnose. På det mest basale niveau drager PROFIBUS fordel af overlegen design af dets OSI-lag og grundlæggende topologi.

OSI — Model

PROFIBUS-netværk gør brug af tre separate lag af OSI-netværksmodellen. For det første beskriver PROFIBUS applikationslaget. Der er flere versioner af PROFIBUS, der håndterer forskellige typer meddelelser på applikationslaget. Nogle af de typer af messaging PROFIBUS understøtter omfatter cyklisk og acyklisk dataudveksling, diagnose, alarm-håndtering, og isokron messaging.PROFIBUS definerer IKKE lag tre til seks. Det gør, imidlertid, definere datalink og fysiske lag, lag et og to. Datalinklaget udfyldes via et Feltbusdatalink eller FDL. FDL-systemet kombinerer to fælles ordninger, master-slave metode og token passerer. I et master-slave-netværk sender mestre, normalt controllere, anmodninger til slaver, sensorer og aktuatorer. Slaverne reagerer i overensstemmelse hermed. PROFIBUS inkluderer også token passing, et system, hvor et “token” – signal sendes mellem noder. Kun noden med token kan kommunikere. Token passerer konceptet er som den talende konkylie; kun den person med konkylien har lov til at tale.

endelig definerer PROFIBUS et fysisk lag, selvom det giver plads til fleksibilitet. PROFIBUS-systemer kan have tre typer medier. Den første er et standard snoet par ledningssystem, i dette tilfælde RS485. To mere avancerede systemer er også tilgængelige. PROFIBUS-systemer kan nu fungere ved hjælp af fiberoptisk transmission i tilfælde, hvor det er mere passende. Et sikkerhedsforbedret system kaldet Manchester Bus magt, eller MBP, er også tilgængelig i situationer, hvor det kemiske miljø er udsat for eksplosion.

topologi

PROFIBUS bruger bus topologi. I denne topologi er en central linje eller bus kablet i hele systemet. Enheder er knyttet til denne centrale bus. En bus eliminerer behovet for en fuld længde linje, der går fra den centrale controller til hver enkelt enhed.

tidligere måtte hver PROFIBUS-enhed oprette forbindelse direkte til den centrale bus. Teknologiske fremskridt har imidlertid gjort det muligt for et nyt “to-leder” system. I denne topologi kan PROFIBUS central bus oprette forbindelse til et ProfiNet Ethernet-system. På denne måde kan flere PROFIBUS-busser oprette forbindelse til hinanden.

typer af PROFIBUS

PROFIBUS er avanceret gennem en håndfuld revisioner. I nogle tilfælde har fremskridt ført til en ny type PROFIBUS. I andre tilfælde betyder nye revisioner forskellige versioner af samme type PROFIBUS. Under alle omstændigheder betyder mangfoldigheden af PROFIBUS-løsninger, at systemet kan tilpasses de forskellige behov i forskellige brancher.

PROFIBUS FMS

den oprindelige version af PROFIBUS var PROFIBUS FMS, Fieldbus Message Specification. PROFIBUS FMS blev designet til at kommunikere mellem programmerbare controllere og pc ‘ er og sende komplekse oplysninger mellem dem. Desværre var FMS-teknologien som den første indsats fra PROFIBUS-designere ikke så fleksibel som nødvendigt. Denne protokol var ikke egnet til mindre komplekse meddelelser eller kommunikation på et bredere, mere kompliceret netværk. Nye typer PROFIBUS ville tilfredsstille disse behov. PROFIBUS FMS er stadig i brug i dag, selvom langt de fleste brugere finder nyere løsninger mere passende.

PROFIBUS DP

den anden type PROFIBUS er mere universel. Kaldet PROFIBUS DP, for decentraliseret periferi, er denne nye protokol meget enklere og hurtigere. PROFIBUS DP bruges i det overvældende flertal af PROFIBUS-applikationsprofiler, der er i brug i dag. Applikationsprofiler giver brugerne mulighed for at kombinere deres krav til en bestemt løsning, og de vil blive diskuteret mere detaljeret inden for kort tid.

PROFIBUS DP har i sig selv tre separate versioner. Hver version, fra DP-V0 til DP-V1 og DP-V2, giver nyere, mere komplicerede funktioner.

PROFIBUS PA

PROFIBUS PA er en protokol designet til procesautomatisering. I virkeligheden er PROFIBUS PA en type PROFIBUS DP applikationsprofil. PROFIBUS PA standardiserer processen med transmission af målte data. Det har dog en meget vigtig unik egenskab. PROFIBUS PA blev designet specielt til brug i farlige miljøer.

i de fleste miljøer, PROFIBUS PA opererer over RS485 parsnoede medier. Dette medie, sammen med pa ansøgning Profil understøtter magt over bussen. I eksplosive miljøer kan denne kraft dog føre til gnister, der fremkalder eksplosioner. For at håndtere dette, PROFIBUS PA kan bruges med Manchester Bus drevne teknologi (MBP).

MBP-teknologi

MBP-mediet blev designet specielt til brug i PROFIBUS PA. Det tillader overførsel af både data og strøm. Teknologien trækker strømmen ned, selvom. En mindre effekt reducerer eller næsten eliminerer muligheden for eksplosion. Busser, der bruger MBP, kan nå 1900 meter og kan understøtte grene. Applikationsprofiler

PROFIBUS kan skræddersys til specifikke behov ved hjælp af applikationsprofiler. Der er mange profiler, der kombinerer standarder for transmissionsmedier, kommunikationsprotokol (FMS, DP-V0 osv.) og unikke protokoller. Hver applikationsprofil er skræddersyet til en bestemt anvendelse, og nye profiler vises regelmæssigt. At liste dem alle ville være besværligt.

nogle applikationsprofiler er dog udbredt. To eksempler er PROFIsafe og PROFIdrive. PROFIsafe bruger ekstra programmer til at skabe et netværk med høj integritet. Dette netværk er nyttigt i situationer, hvor høj sikkerhed er et krav. For at leverandører og producenter skal certificeres i PROFIsafe, skal de opretholde høje kvalitetsstandarder.

PROFIdrive

PROFIdrive blev oprettet til bevægelseskontrol applikationer. Program tilføjet til PROFIBUS DP specifikation gør det muligt for netværket at opnå præcis styring af servomotorer og andet udstyr. PROFIdrive kan således opnå synkronisering på tværs af netværket.

kvalitetssikring

PROFIBUS-Brugerorganisationen har oprettet et overensstemmelsestestprogram for at sikre, at enheder opfylder høje standarder. I dette program sendes en enhed til et uafhængigt laboratorium til test. Enheden gennemgår derefter en omfattende række tests, herunder blandt andet udstyr, overensstemmelse og funktionstest. Testresultaterne dokumenteres

Når en enhed består alle test, kan producenten ansøge om et overensstemmelsescertifikat. Certifikatet er gyldigt i tre år og kan fornyes med yderligere test.

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