Профибус
| Профибус | |
|---|---|
 | |
| Информация о протоколе | |
| Тип сети | Шина устройства, управление процессом |
| Физические носители | Витая пара , оптоволокно |
| Топология сети | Автобус |
| Адресация устройства | DIP-переключатель или аппаратное/программное обеспечение |
| Руководящий орган | PROFIBUS&PROFINET Международный (PI) |
| Веб-сайт | www |
Profibus (обычно называемый PROFIBUS , как аналог Process технологиях BMBF Field Bus ( ) — это стандарт связи по полевой шине в автоматизации , который впервые был предложен в 1989 году немецкий департамент образования и исследований) , а затем использовался Siemens . [1] Его не следует путать со стандартом Profinet для промышленного Ethernet .Profibus открыто опубликован как тип 3 стандарта IEC 61158/61784-1. [2]
Происхождение [ править ]
История PROFIBUS восходит к публично предложенному Марко Тодаро плану ассоциации, которая была основана в Германии в 1986 году и для которой 18 компаний и институтов разработали генеральный план проекта под названием « полевая шина ». [3] Целью было внедрение и распространение использования последовательной полевой шины на основе основных требований интерфейсов полевых устройств. С этой целью компании-члены согласились поддерживать общую техническую концепцию производства (т.е. дискретную или фабричную автоматизацию ) и автоматизации процессов . Во-первых, был определен сложный протокол связи Profibus FMS (спецификация сообщений полевой шины), специально разработанный для сложных задач связи. Впоследствии, в 1993 году, была завершена спецификация более простого и, следовательно, значительно более быстрого протокола PROFIBUS DP (децентрализованная периферия). Profibus FMS используется для (недетерминированной) передачи данных между мастерами Profibus. Profibus DP — это протокол, созданный для (детерминированной) связи между ведущими устройствами Profibus и их удаленными ведомыми устройствами ввода-вывода. [4] [5]
Сегодня используются два варианта PROFIBUS; наиболее часто используемый PROFIBUS DP и менее используемый, зависящий от приложения, PROFIBUS PA:
- PROFIBUS DP (децентрализованная периферия) [6] используется для управления датчиками и исполнительными механизмами через централизованный контроллер в приложениях автоматизации производства (завода). Здесь, в частности, сосредоточено внимание на многих стандартных диагностических возможностях. [7]
- PROFIBUS PA (Автоматизация процессов) [8] используется для мониторинга измерительного оборудования через систему управления технологическим процессом в приложениях автоматизации процессов. Этот вариант предназначен для использования во взрывоопасных зонах ( взрывоопасные зоны 0 и 1). Физический уровень (т.е. кабель) соответствует IEC 61158-2. [9] что позволяет подавать питание по шине на полевые приборы, ограничивая при этом протекание тока, чтобы не создавать взрывоопасных условий даже в случае возникновения неисправности. Эта функция ограничивает количество устройств, подключенных к сегменту PA. PA имеет скорость передачи данных 31,25 кбит/с. Однако PA использует тот же протокол, что и DP, и может быть подключен к сети DP с помощью устройства сопряжения. Гораздо более быстрый DP действует как магистральная сеть для передачи сигналов процесса на контроллер. Это означает, что DP и PA могут тесно работать вместе, особенно в гибридных приложениях, где сети автоматизации процессов и производства работают бок о бок.
К концу 2009 года было установлено более 30 миллионов узлов PROFIBUS. 5 миллионов из них находятся в перерабатывающих отраслях. [3]
Технология [ править ]
| Уровень OSI | ПРОФИБУС | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 7 | Приложение | ДПВ0 | ДПВ1 | ДПВ2 | Управление |
| 6 | Презентация | -- | |||
| 5 | Сессия | ||||
| 4 | Транспорт | ||||
| 3 | Сеть | ||||
| 2 | Канал передачи данных | ФДЛ | |||
| 1 | Физический | ОВОС-485 | Оптический | ПМБ | |
Прикладной уровень (OSI-уровень 7) [ править ]
Для использования этих функций предусмотрены различные уровни обслуживания. [10] протокола DP [11] были определены: [12] [13]
- DP-V0 для циклического обмена данными и диагностики
- DP-V1 для ациклического обмена данными и обработки аварийных сигналов [14]
- DP-V2 для изохронного режима и широковещательной передачи данных ( связь между подчиненными устройствами )
Уровень канала передачи данных (OSI-Layer 2) [ править ]
Службы уровня канала передачи данных FDL (Field bus Data Link) [15] и протоколы [16] работать с гибридным методом доступа, который сочетает передачу токена с методом «главный/подчиненный». В сети PROFIBUS DP контроллеры или системы управления процессом являются ведущими, а датчики и исполнительные механизмы — ведомыми. [12] [17]
Каждый байт имеет четность и передается асинхронно со стартовым и стоповым битами.При передаче байтов телеграммы между стоповым битом и следующим за ним стартовым битом не может быть паузы. Мастер сигнализирует о начале новой телеграммы паузой SYN длиной не менее 33 бит (логическая «1» = шина простаивает).
Используются различные типы телеграмм. Их можно отличить по начальному разделителю (SD):
Нет данных [ править ]
SD1 = 0x10
| SD1 | И | на | ФК | ФТС | ЭД |
Данные переменной длины [ править ]
SD2 = 0x68
| SD2 | ТО | Читать | SD2 | И | на | ФК | DSAP | ССАП | ПДУ | ФТС | ЭД |
Данные фиксированной длины [ править ]
SD3 = 0xA2
| SD3 | И | на | ФК | ПДУ | ФТС | ЭД |
Токен [ править ]
SD4 = 0xDC
| SD4 | И | на |
Поля [ править ]
| СД | Начальный разделитель |
| ТО | Длина блока данных протокола (включая DA, SA, FC, DSAP, SSAP) |
| Читать | Повторение длины блока данных протокола (расстояние Хэмминга = 4) |
| ФК | Код функции |
| И | Адрес назначения |
| на | Исходный адрес |
| DSAP | назначения Точка доступа к услуге |
| ССАП | к исходной службе Точка доступа |
| ПДУ | Блок данных протокола (данные протокола) |
| ФТС | Последовательность проверки кадров , рассчитываемая путем простого сложения байтов указанной длины. Переполнение здесь игнорируется. |
| ЭД | Конечный разделитель (= 0x16) |
Точки доступа к сервису [ править ]
| SAP (десятичный) | УСЛУГА |
|---|---|
| По умолчанию 0 | Циклический обмен данными (Write_Read_Data) |
| 54 | Между мастерами SAP (MM Communication) |
| 55 | Изменить адрес станции (Set_Slave_Add) – SAP55 является необязательным и может быть отключен, если ведомое устройство не предоставляет энергонезависимую память для адреса станции. |
| 56 | Чтение входов (Rd_Inp) |
| 57 | Чтение выходов (Rd_Outp) |
| 58 | Команды управления ведомому DP (Global_Control) |
| 59 | Чтение данных конфигурации (Get_Cfg) |
| 60 | Чтение диагностических данных (Slave_Diagnosis) |
| 61 | Отправить данные параметризации (Set_Prm) |
| 62 | Проверьте данные конфигурации (Chk_Cfg) |
Уровень передачи битов (OSI-Layer 1) [ править ]
Для уровня передачи битов определены три различных метода: [9]
- С электрической трансмиссией [18] [19] В соответствии со -485 стандартом EIA витые пары с сопротивлением 150 Ом используются в топологии «шина» . [20] скорости передачи данных Могут использоваться от 9,6 кбит/с до 12 Мбит/с. Длина кабеля между двумя репитерами ограничена от 100 до 1200 м в зависимости от используемой скорости передачи данных. Этот метод передачи в основном используется с PROFIBUS DP.
- При оптической передаче по оптоволокну « «звезда », шина» и топологии используются «кольцо». Расстояние между ретрансляторами может достигать 15 км. Кольцевая топология также может быть реализована с резервированием. [17]
- С MBP (с питанием от Манчестерского автобуса) [19] Технология передачи, данные и питание полевой шины подаются по одному и тому же кабелю. Мощность можно снизить таким образом, чтобы стало возможным использование во взрывоопасных средах. Топология шины может иметь длину до 1900 м и допускает разветвление на полевые устройства (максимум 60 м ответвлений). Скорость передачи данных здесь фиксированная и составляет 31,25 кбит/с. Эта технология была специально разработана для использования в автоматизации процессов для PROFIBUS PA. [17]
Для передачи данных через скользящие контакты для мобильных устройств или оптической или радиопередачи данных на открытых пространствах можно приобрести продукцию различных производителей, однако она не соответствует ни одному стандарту.
ПРОФИБУС ДП [6] используется двухжильный экранированный кабель с фиолетовой оболочкой, [18] и работает на скоростях от 9,6 кбит/с до 12 Мбит/с. [20] Для сети можно выбрать определенную скорость, чтобы обеспечить достаточно времени для связи со всеми устройствами, присутствующими в сети. Если системы меняются медленно, то подходит более низкая скорость связи, а если системы меняются быстро, то эффективная коммуникация будет происходить за счет более высокой скорости. Сбалансированная передача RS485, используемая в PROFIBUS DP, позволяет одновременно подключить только 31 устройство; однако можно подключить больше устройств (до 126) или расширить сеть с использованием концентраторов или повторителей (4 концентратора или повторителя для достижения 126). [7] Концентратор или повторитель также считаются устройством. [21]
ПРОФИБУС ПА [8] работает на фиксированной скорости 31,25 кбит/с по двухжильному экранированному кабелю с синей оболочкой. Связь может быть инициирована для минимизации риска взрыва или для систем, которые изначально требуют безопасного оборудования. Форматы сообщений в PROFIBUS PA идентичны PROFIBUS DP.
Примечание. PROFIBUS DP и PROFIBUS PA не следует путать с PROFINET .
Профили [ править ]
Профили — это предварительно определенные конфигурации функций и возможностей, доступных в PROFIBUS, для использования в конкретных устройствах или приложениях. Они определяются рабочими группами PI и публикуются PI. Профили важны для открытости, совместимости и взаимозаменяемости, чтобы конечный пользователь мог быть уверен, что аналогичное оборудование от разных поставщиков работает стандартизированным образом. Выбор пользователя также стимулирует конкуренцию, которая побуждает поставщиков повышать производительность и снижать затраты.
существуют профили PROFIBUS для энкодеров, лабораторных приборов, интеллектуальных насосов Например, , роботов и машин с числовым программным управлением. Также существуют профили для таких приложений, как использование HART и беспроводной связи с PROFIBUS, а также устройств автоматизации процессов через PROFIBUS PA. Другие профили указаны для управления движением (PROFIdrive) и функциональной безопасности ( PROFIsafe ).
Организация [ править ]
PROFIBUS Nutzerorganisation eV (Организация пользователей PROFIBUS или PNO) была создана в 1989 году. [3] Эта группа состояла в основном из производителей и пользователей из Европы. В 1992 году была основана первая региональная организация PROFIBUS (PROFIBUS Schweiz в Швейцарии). В последующие годы были добавлены дополнительные региональные ассоциации PROFIBUS и PROFINET (RPA).
В 1995 году все RPA объединились в международную ассоциацию Profibus и Profinet International (PI). Сегодня PROFIBUS представлен 25 RPA по всему миру (включая PNO), насчитывающими более 1400 членов, включая большинство, если не всех, крупных поставщиков средств автоматизации и поставщиков услуг, а также множество конечных пользователей.
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Вейгманн, Йозеф; Килиан, Герхард (2003). Децентрализация с помощью PROFIBUS DP/DPV1: архитектура и основы, конфигурация и использование с SIMATIC S7 . Сименс. ISBN 978-3-89578-218-3 .
- ^ «Промышленные сети связи. Профили. Часть 1: Профили полевой шины» . Международная электротехническая комиссия (МЭК). 2019. МЭК 61784-1 . Проверено 28 апреля 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Бендер, Клаус; Пятница, Йорг; Линднер, Клаус Питер (2009). Вехи: PROFIBUS – 20 лет стандартов промышленной связи . Карлсруэ: Организация пользователей PROFIBUS eV
- ^ «Технология и применение PROFIBUS – Описание системы» . Profibus и Profinet International (PI). 2016. Заказ №. 4.332 . Проверено 9 февраля 2023 г.
- ^ Сю, Цзи (2015). PROFIBUS на практике: архитектура и проектирование системы . Независимая издательская платформа CreateSpace. ISBN 978-1507633045 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Митчелл, Рональд (2003). PROFIBUS: Карманный справочник . ИСА. ISBN 978-1556178627 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «ПРОФИБУС Дизайн» . Profibus и Profinet International (PI). 2020. Заказ №. 8.012 . Проверено 9 февраля 2023 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Пауэл, Джеймс; Ванделин, Генри (2012). Перехват полевой шины процесса: введение в Profibus для автоматизации процессов . Импульс Пресс. ISBN 978-1606503966 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Промышленные сети связи. Спецификации полевой шины. Часть 2. Спецификация физического уровня и определение услуг» . Международная электротехническая комиссия (МЭК). 2022. МЭК 61158-2 . Проверено 9 февраля 2023 г.
- ^ «Промышленные сети связи. Спецификации полевой шины. Часть 5-3. Определение службы прикладного уровня. Элементы типа 3» . Международная электротехническая комиссия (МЭК). 2014. МЭК 61158-5-3 . Проверено 9 февраля 2023 г.
- ^ «Промышленные сети связи. Спецификации полевой шины. Часть 6-3. Спецификация протокола прикладного уровня. Элементы типа 3» . Международная электротехническая комиссия (МЭК). 2019. МЭК 61158-6-3 . Проверено 9 февраля 2023 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Попп, Манфред (2003). «Новый быстрый путь к PROFIBUS DP – от DP-V0 к DP-V2» . Profibus и Profinet International (PI). Номер заказа. 4.072 . Проверено 9 февраля 2023 г.
- ^ Сю, Цзи (2019). PROFIBUS на практике: стандарт и эксплуатация . Независимо опубликовано. ISBN 978-1793076830 .
- ^ Сю, Цзи (2013). PROFIBUS на практике: системное проектирование, устранение неисправностей и обслуживание . Независимая издательская платформа CreateSpace. ISBN 978-1493614684 .
- ^ «Промышленные сети связи. Спецификации полевой шины. Часть 3-3. Определение службы канального уровня. Элементы типа 3» . Международная электротехническая комиссия (МЭК). 2014. МЭК 61158-3-3 . Проверено 9 февраля 2023 г.
- ^ «Промышленные сети связи. Спецификации полевой шины. Часть 4-3. Спецификация протокола канального уровня. Элементы типа 3» . Международная электротехническая комиссия (МЭК). 2019. МЭК 61158-4-3 . Проверено 9 февраля 2023 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Фельзер, Макс (2017). Руководство по PROFIBUS . Эпублик ГмбХ. ISBN 978-3-8442-1435-2 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Ввод в эксплуатацию PROFIBUS» . Profibus и Profinet International (PI). 2022. Приказ №. 8.032 . Проверено 9 февраля 2023 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Сю, Цзи (2013). PROFIBUS на практике: Установка устройств и кабелей PROFIBUS . Независимая издательская платформа CreateSpace. ISBN 978-1481245210 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Кабели и сборка PROFIBUS» . Profibus и Profinet International (PI). 2020. Заказ №. 8.022 . Проверено 9 февраля 2023 г.
- ^ «Промышленные сети связи. Профили. Часть 5-3. Установка полевых шин. Профили установки для CPF 3» . Международная электротехническая комиссия (МЭК). 2018. МЭК 61784-5-3 . Проверено 9 февраля 2023 г.
Внешние ссылки [ править ]
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
