átfogó protokoll áttekintés
PROFIBUS: Bevezetés
a PROFIBUS nem egy kommunikációs rendszer, hanem ugyanazon Terepi busz technológiai csomagra épülő különféle protokollok. A felhasználók kombinálhatják a PROFIBUS protokollok változatait saját szoftverükkel és egyéb követelményeikkel, ami egyedi alkalmazásprofilt eredményez. Számos elérhető profillal a PROFIBUS egyedi igényeket tud kielégíteni. Egy dolog azonban ugyanaz marad. Az alapos tesztelés révén a PROFIBUS készülékek megfelelnek a magas színvonalú hálózatnak megfelelő magas minőségi színvonalnak.
előzmények
a PROFIBUS a német kormány, a német vállalatok és más iparági vezetők együttes erőfeszítéséből született az 1980-as évek végén. erőfeszítéseik egy olyan automatizálási megoldást hoztak létre, amely nemcsak ma is életképes, hanem további megoldásokhoz vezetett. A PROFIBUS büszke öröksége lehetővé teszi számos európai ügyfél számára, hogy az igényeiknek megfelelő automatizálás felé forduljon.
Origin
1987-ben Németországban 21 vállalat és intézmény egyesítette erőit egy új protokoll létrehozására. Céljuk egy bit soros terepibusz-rendszer létrehozása volt. Annak érdekében, hogy a rendszer életképes legyen, szabványosítani kellett a terepi eszköz interfészét. A csoport, amely a központi Villamosipari Szövetség (ZVEI) nevet vette fel, a PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification) létrehozásával teljesítette célját.
Ez az új protokoll kielégítette az ipari automatizálás szabványosítását egy komplex kommunikáció küldésére képes protokollon keresztül. A ZVEI azonban nem fejeződött be. 1993-ban a csoport új szabványt vezetett be, a PROFIBUS DP-t (decentralizált periféria). Ez az új verzió több egyszerűséget tartalmazott, beleértve a könnyebb konfigurációt és a gyorsabb üzenetküldést.
a Zvei továbbra is szolgálja az elektronikai ipar Németországban. A PROFIBUS létrehozására irányuló munkájuk létfontosságú volt.
szervezetek
a PROFIBUS szabványokat néhány fontos szervezeten keresztül tartják fenn és fejlesztik. 1989-ben a PROFIBUS gyártói és felhasználói létrehozták a PROFIBUS felhasználói szervezetet (PNO). Ez a csoport nem kereskedelmi vállalkozás volt, és továbbra is az. A tagok támogatják és oktatják a PROFIBUST, beleértve olyan dokumentumok közzétételét is, amelyek segítenek a felhasználóknak a meglévő technológiák felhasználásával kielégíteni igényeiket.
egy nagyobb csoport alakult 1995-ben, PROFIBUS International, vagy PI néven. A világ legnagyobb terepibusz felhasználói szövetségeként a PI számos olyan feladatot képes elvégezni, amelyek létfontosságúak a PROFIBUS fejlődéséhez. A PNO-hoz hasonlóan a PI oktatja a felhasználókat a PROFIBUS-on, és elősegíti annak elhelyezését az egész világon. A szervezet azonban tovább megy, segít a minőségbiztosításban, a szabványok meghatározásában és az új PROFIBUS technológiák fejlesztésében.
áttekintés
a PROFIBUS egy intelligens, Terepi busz technológia. A rendszer eszközei egy központi vonalhoz csatlakoznak. A csatlakozás után ezek az eszközök hatékonyan képesek kommunikálni az információkat, de túlmutathatnak az automatizálási üzeneteken. A PROFIBUS készülékek öndiagnosztikában és kapcsolatdiagnosztikában is részt vehetnek. A legalapvetőbb szinten a PROFIBUS profitál az OSI rétegek kiváló kialakításából és az alapvető topológiából.
OSI modell
a PROFIBUS hálózatok három különálló az OSI hálózati modell rétegei. Először a PROFIBUS leírja az alkalmazási réteget. A PROFIBUSNAK több verziója van, amelyek különböző típusú üzenetküldéseket kezelnek az alkalmazásrétegen. A PROFIBUS által támogatott üzenetküldési típusok közé tartozik a ciklikus és aciklikus adatcsere, a diagnózis, a riasztáskezelés és az izokron üzenetküldés.
a PROFIBUS nem definiálja a harmadik-hat réteget. Ez azonban meghatározza az adatkapcsolatot és a fizikai rétegeket, az első és a második réteget. Az adatkapcsolati réteg egy Terepi busz adatkapcsolaton vagy FDL-en keresztül fejeződik be. Az FDL rendszer két közös sémát ötvöz, a master-slave módszertant és a token passinget. A master-slave hálózatban a mesterek, általában a vezérlők, kéréseket küldenek a rabszolgáknak, érzékelőknek és működtetőknek. A rabszolgák ennek megfelelően reagálnak. A PROFIBUS magában foglalja a token átadását is, egy olyan rendszert, amelyben a csomópontok között “token” jel kerül átadásra. Csak a tokennel rendelkező csomópont tud kommunikálni. A token passing koncepció olyan, mint a beszélő kagyló; csak a kagylóval rendelkező személy beszélhet.
tetszik, amit olvasol?
iratkozzon fel automatizálási oktatási e-mail sorozatunkra, hogy megtanulja a legjobb ipari protokollok csínját-bínját bájt méretű heti formátumban!
végül a PROFIBUS meghatároz egy fizikai réteget, bár teret hagy a rugalmasságnak. A PROFIBUS rendszereknek háromféle adathordozója lehet. Az első egy szabványos csavart érpárú vezetékrendszer, ebben az esetben az RS485. Két fejlettebb rendszer is rendelkezésre áll. A PROFIBUS rendszerek most száloptikai átvitel segítségével működhetnek olyan esetekben, amikor ez megfelelőbb. A biztonsággal továbbfejlesztett rendszer, az úgynevezett Manchester Bus Power, vagy MBP, olyan helyzetekben is elérhető, amikor a kémiai környezet hajlamos a robbanásra.
topológia
a PROFIBUS a busz topológiát használja. Ebben a topológiában egy központi vonal vagy busz van bekötve az egész rendszerben. Az eszközök ehhez a központi buszhoz vannak csatlakoztatva. Egy busz kiküszöböli a teljes hosszúságú vonal szükségességét a központi vezérlőtől az egyes eszközökig.
a múltban minden PROFIBUS eszköznek közvetlenül a központi buszhoz kellett csatlakoznia. A technológiai fejlődés azonban lehetővé tette egy új “Kétvezetékes” rendszer létrehozását. Ebben a topológiában a PROFIBUS központi busz csatlakozhat egy ProfiNet Ethernet rendszerhez. Ily módon több PROFIBUS busz csatlakozhat egymáshoz.
A PROFIBUS típusai
a PROFIBUS néhány felülvizsgálaton keresztül haladt előre. Egyes esetekben az előrelépések új típusú PROFIBUST eredményeztek. Más esetekben az új módosítások ugyanazon típusú PROFIBUS különböző verzióit jelentik. Mindenesetre a PROFIBUS megoldások sokfélesége azt jelenti, hogy a rendszer adaptálható a különböző iparágak változó igényeihez.
PROFIBUS FMS
a PROFIBUS kezdeti verziója a PROFIBUS FMS, Fieldbus Message Specification volt. A PROFIBUS FMS-t úgy tervezték, hogy kommunikáljon a programozható vezérlők és a PC-k között, összetett információkat küldve közöttük. Sajnos, mivel a PROFIBUS tervezőinek kezdeti erőfeszítései voltak, az FMS technológia nem volt olyan rugalmas, mint szükséges. Ez a protokoll nem volt megfelelő kevésbé összetett üzenetekhez vagy szélesebb, bonyolultabb hálózaton történő kommunikációhoz. A PROFIBUS új típusai kielégítik ezeket az igényeket. A PROFIBUS FMS ma is használatban van, bár a felhasználók túlnyomó többsége az újabb megoldásokat találja megfelelőbbnek.
PROFIBUS DP
a PROFIBUS második típusa univerzálisabb. Az úgynevezett PROFIBUS DP, a decentralizált periféria számára ez az új protokoll sokkal egyszerűbb és gyorsabb. A PROFIBUS DP-t a ma használt PROFIBUS alkalmazási profilok túlnyomó többségében használják. Az alkalmazásprofilok lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy egyesítsék egy adott megoldásra vonatkozó követelményeiket, és hamarosan részletesebben tárgyaljuk őket.
a PROFIBUS DP-nek három különálló változata van. Minden verzió, a DP-V0-tól a DP-V1-ig és a DP-V2-ig, újabb, bonyolultabb funkciókat kínál.
PROFIBUS PA
a PROFIBUS PA egy Folyamatautomatizálásra tervezett protokoll. Valójában a PROFIBUS PA a PROFIBUS DP Alkalmazásprofil egyik típusa. A PROFIBUS PA szabványosítja a mért adatok továbbításának folyamatát. Nagyon fontos egyedi jellemzővel rendelkezik, bár. A PROFIBUS PA-t kifejezetten veszélyes környezetben való használatra tervezték.
a legtöbb környezetben, PROFIBUS PA működik RS485 csavart érpár média. Ez a média, valamint a PA alkalmazás profil támogatja a hatalom a busz. Robbanásveszélyes környezetben, bár, ez az erő szikrákhoz vezethet, amelyek robbanásokat váltanak ki. Ennek kezelésére, PROFIBUS PA lehet használni Manchester Bus Powered technology (MBP).
MBP technológia
az MBP adathordozót kifejezetten a PROFIBUS PA-ban való használatra tervezték. Lehetővé teszi mind az adatok, mind az energia továbbítását. A technológia azonban csökkenti az energiát. A kisebb teljesítmény csökkenti, vagy majdnem megszünteti a robbanás lehetőségét. Az MBP-t használó buszok elérhetik az 1900 métert, és támogathatják az ágakat. Alkalmazási profilok
a PROFIBUS az alkalmazásprofilok segítségével egyedi igényekre szabható. Számos olyan profil létezik, amely egyesíti az átviteli adathordozók szabványait, a kommunikációs protokollokat (FMS, DP-V0 stb.) és az egyedi protokollokat. Minden alkalmazásprofil egy adott felhasználáshoz van igazítva, és rendszeresen jelennek meg új profilok. Az összes felsorolása nehézkes lenne.
néhány alkalmazási profil elterjedt, bár. Két példa a PROFIsafe és a PROFIdrive. PROFIsafe
a PROFIsafe további szoftvereket használ a nagy integritású hálózat létrehozásához. Ez a hálózat hasznos olyan helyzetekben, amikor a magas biztonság követelmény. Ahhoz, hogy a beszállítók és a gyártók PROFIsafe tanúsítvánnyal rendelkezzenek, magas minőségi színvonalat kell fenntartaniuk.
PROFIdrive
a PROFIdrive mozgásvezérlő alkalmazásokhoz készült. A PROFIBUS DP specifikációhoz hozzáadott szoftver lehetővé teszi a hálózat számára a szervomotorok és egyéb berendezések pontos vezérlését. Így a PROFIdrive szinkronizálást érhet el a hálózaton keresztül.
minőségbiztosítás
a PROFIBUS felhasználói szervezet létrehozott egy megfelelőségi tesztelési programot annak biztosítására, hogy az eszközök megfeleljenek a magas szabványoknak. Ebben a programban egy eszközt küldünk egy független laboratóriumba tesztelés céljából. A készülék ezután átfogó tesztsorozaton megy keresztül, beleértve többek között a hardver -, a Megfelelőségi és a Funkcióteszteket. A vizsgálati eredmények dokumentálva vannak
amikor egy eszköz megfelel az összes tesztnek, a gyártó megfelelőségi tanúsítványt kérhet. A tanúsítvány három évig érvényes, és további teszteléssel megújítható.
| 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 |