PROFIBUS

Prezentare generală a Protocolului cuprinzător

PROFIBUS: Introducere

PROFIBUS nu este un sistem de comunicare, ci o varietate de protocoale construite pe același pachet de tehnologie field-bus. Utilizatorii pot combina varietăți de protocoale PROFIBUS cu propriul software și alte cerințe, rezultând un profil unic al aplicației. Cu multe profiluri disponibile, PROFIBUS se poate potrivi nevoilor specifice. Un lucru rămâne același, totuși. Prin teste aprofundate, dispozitivele PROFIBUS îndeplinesc un standard ridicat de calitate care se potrivește unei rețele de înaltă calitate.

Istorie

PROFIBUS s-a născut dintr-un impuls combinat al guvernului German, al companiilor germane și al altor lideri din industrie la sfârșitul anilor 1980. efortul lor a creat o soluție de automatizare care nu numai că este încă viabilă astăzi, dar a dus la soluții suplimentare. Moștenirea mândră a PROFIBUS permite multor clienți europeni să apeleze la automatizare specifică nevoilor lor.

origine

În 1987, 21 de companii și instituții din Germania și-au unit forțele pentru a crea un nou protocol. Scopul lor a fost de a crea un sistem bit-serial Fieldbus. Pentru ca sistemul să fie viabil, trebuiau să standardizeze interfața dispozitivului de câmp. Grupul, care a luat numele Asociația Centrală pentru industria electrică (ZVEI), și-a îndeplinit obiectivul prin crearea PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification).

acest nou protocol a satisfăcut standardizarea automatizării industriale printr-un protocol capabil să trimită comunicații complexe. ZVEI nu a fost terminat, totuși. În 1993, grupul a introdus un nou standard, Profibus DP (periferie descentralizată). Această nouă versiune a prezentat mai multă simplitate, inclusiv configurare mai ușoară și mesagerie mai rapidă.

ZVEI continuă să deservească industria electronică din Germania. Munca lor de a crea PROFIBUS a fost vitală.

organizații

standardele PROFIBUS sunt menținute și avansate printr-o pereche de organizații importante. În 1989, producătorii și utilizatorii PROFIBUS au creat organizația utilizatorilor PROFIBUS (PNO). Acest grup a fost și este încă o afacere necomercială. Membrii lucrează pentru a avansa PROFIBUS prin sprijin și educație, inclusiv publicarea de documente care ajută utilizatorii să-și satisfacă nevoile folosind tehnologia existentă.

un grup mai mare a fost format în 1995 și numit PROFIBUS International, sau PI. Fiind cea mai mare asociație de utilizatori Fieldbus din lume, PI este capabil să întreprindă multe sarcini vitale pentru progresia PROFIBUS. La fel ca PNO, PI educă utilizatorii pe PROFIBUS și ajută la avansarea plasării sale în întreaga lume. Organizația merge mai departe, însă, ajutând la asigurarea calității, stabilirea standardelor și dezvoltarea de noi tehnologii PROFIBUS.

Prezentare generală

PROFIBUS este o tehnologie inteligentă, câmp-autobuz. Dispozitivele din sistem se conectează la o linie centrală. Odată conectate, aceste dispozitive pot comunica informații într-un mod eficient, dar pot depăși mesajele de automatizare. Dispozitivele PROFIBUS pot participa, de asemenea, la autodiagnosticarea și diagnosticarea conexiunii. La nivelul cel mai de bază, PROFIBUS beneficiază de un design superior al straturilor sale OSI și de topologia de bază.

OSI Model

rețelele PROFIBUS folosesc trei straturi ale modelului de rețea OSI. În primul rând, PROFIBUS descrie stratul de aplicație. Există mai multe versiuni de PROFIBUS care gestionează diferite tipuri de mesagerie la nivelul aplicației. Unele dintre tipurile de suporturi Profibus de mesagerie includ schimbul de date ciclic și aciclic, diagnosticul, manipularea alarmelor și mesageria izocronă.PROFIBUS nu definește straturile de la trei la șase. Cu toate acestea, definește legătura de date și straturile fizice, straturile unu și doi. Stratul de legătură de date este completat printr-o legătură de date a magistralei de câmp sau FDL. Sistemul FDL combină două scheme comune, metodologia master-slave și trecerea jetoanelor. Într-o rețea master-slave, comandanții, de obicei controlorii, trimit cereri către sclavi, senzori și actuatori. Sclavii răspund în consecință. PROFIBUS include, de asemenea, token passing, un sistem în care un semnal „token” este trecut între noduri. Numai nodul cu jetonul poate comunica. Conceptul de trecere simbolică este ca Scoica vorbitoare; numai persoana cu Scoica are voie să vorbească.

în cele din urmă, PROFIBUS definește un strat fizic, deși lasă loc flexibilității. Sistemele PROFIBUS pot avea trei tipuri de suporturi. Primul este un sistem standard de cablare cu perechi răsucite, în acest caz RS485. Sunt disponibile și alte două sisteme avansate. Sistemele PROFIBUS pot funcționa acum folosind transmisia cu fibră optică în cazurile în care acest lucru este mai adecvat. Un sistem îmbunătățit de siguranță numit Manchester bus Power sau MBP este disponibil și în situațiile în care mediul chimic este predispus la explozie.

topologie

PROFIBUS folosește topologia autobuzului. În această topologie, o linie centrală sau un autobuz este cablată în întregul sistem. Dispozitivele sunt atașate la acest autobuz central. Un autobuz elimină necesitatea unei linii de lungime întreagă care merge de la controlerul central la fiecare dispozitiv individual.

în trecut, fiecare dispozitiv PROFIBUS trebuia să se conecteze direct la magistrala centrală. Cu toate acestea, progresele tehnologice au făcut posibilă un nou sistem „cu două fire”. În această topologie, magistrala centrală PROFIBUS se poate conecta la un sistem Ethernet Profinet. În acest fel, mai multe autobuze PROFIBUS se pot conecta între ele.

tipuri de PROFIBUS

PROFIBUS a avansat printr-o mână de revizuiri. În unele cazuri, progresele au dus la un nou tip de PROFIBUS. În alte cazuri, noile revizuiri înseamnă versiuni diferite ale aceluiași tip de PROFIBUS. În orice caz, varietatea soluțiilor PROFIBUS înseamnă că sistemul poate fi adaptat pentru a se potrivi nevoilor variate ale diferitelor industrii.

PROFIBUS FMS

Versiunea inițială a PROFIBUS a fost PROFIBUS FMS, specificația mesajului Fieldbus. PROFIBUS FMS a fost conceput pentru a comunica între Controlere programabile și PC-uri, trimițând informații complexe între ele. Din păcate, fiind efortul inițial al designerilor PROFIBUS, tehnologia FMS nu a fost la fel de flexibilă pe cât era nevoie. Acest protocol nu a fost adecvat pentru mesaje mai puțin complexe sau comunicare pe o rețea mai largă și mai complicată. Noi tipuri de PROFIBUS ar satisface aceste nevoi. PROFIBUS FMS este încă în uz astăzi, deși marea majoritate a utilizatorilor găsesc soluții mai noi pentru a fi mai potrivite.

Profibus DP

al doilea tip de PROFIBUS este mai universal. Numit Profibus DP, pentru periferia descentralizată, acest nou protocol este mult mai simplu și mai rapid. Profibus DP este utilizat în majoritatea covârșitoare a profilurilor de aplicații PROFIBUS utilizate astăzi. Profilurile de aplicații permit utilizatorilor să-și combine cerințele pentru o soluție specifică și vor fi discutate mai detaliat în scurt timp.Profibus DP are, în sine, trei versiuni separate. Fiecare versiune, de la DP-V0 la DP-V1 și DP-V2, oferă funcții mai noi și mai complicate.

PROFIBUS PA

PROFIBUS PA este un protocol conceput pentru automatizarea proceselor. În realitate, PROFIBUS PA este un tip de profil de aplicație Profibus DP. PROFIBUS PA standardizează procesul de transmitere a datelor măsurate. Ea deține o caracteristică unică foarte importantă, deși. PROFIBUS PA a fost conceput special pentru utilizarea în medii periculoase.

în majoritatea mediilor, PROFIBUS PA funcționează pe suporturi de perechi răsucite RS485. Acest suport, împreună cu profilul aplicației PA acceptă puterea asupra magistralei. În medii explozive, totuși, această putere poate duce la scântei care induc explozii. Pentru a face acest lucru, PROFIBUS PA poate fi utilizat cu Manchester bus Powered technology (MBP).

tehnologia MBP

suportul MBP a fost conceput special pentru a fi utilizat în PROFIBUS PA. Permite transmiterea atât a datelor, cât și a puterii. Cu toate acestea, tehnologia reduce puterea. O putere mai mică reduce sau aproape elimină posibilitatea exploziei. Autobuzele care utilizează MBP pot ajunge la 1900 de metri și pot susține ramuri. Profilurile de aplicații

PROFIBUS pot fi adaptate nevoilor specifice folosind profiluri de aplicații. Există multe profiluri care combină standardele pentru mediile de transmisie, protocolul de comunicare (FMS, DP-V0, etc…) și protocoalele unice. Fiecare profil de aplicație este adaptat la o anumită utilizare, iar profilurile noi apar în mod regulat. Pentru a le enumera pe toate ar fi greoaie.

unele profiluri de aplicații sunt totuși răspândite. Două exemple sunt PROFIsafe și PROFIdrive. PROFIsafe utilizează software suplimentar pentru a crea o rețea de înaltă integritate. Această rețea este utilă în situațiile în care siguranța ridicată este o cerință. Pentru ca furnizorii și producătorii să fie certificați în PROFIsafe, aceștia trebuie să mențină standarde ridicate de calitate.

PROFIdrive

PROFIdrive a fost creat pentru aplicații de control al mișcării. Software-ul adăugat la specificația Profibus DP permite rețelei să obțină un control precis al servomotoarelor și al altor echipamente. Astfel PROFIdrive poate realiza sincronizarea în întreaga rețea.

Asigurarea Calității

organizația de utilizatori PROFIBUS a creat un program de testare a conformității pentru a se asigura că dispozitivele îndeplinesc standarde înalte. În acest program, un dispozitiv este trimis la un laborator independent pentru testare. Dispozitivul este apoi supus unei serii complete de teste, inclusiv teste Hardware, de Conformitate și funcții, printre altele. Rezultatele testelor sunt documentate

când un dispozitiv trece toate testele, producătorul său poate solicita un certificat de conformitate. Certificatul este valabil timp de trei ani și poate fi reînnoit cu teste suplimentare.

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