Промышленная шина PROFIBUS

1. Промышленная шина PROFIBUS

2. Введение PROFIBUS - последовательная промышленная шина (bit serial Fieldbus) . - Служит для связи цифровых устройств промышленного назначения(датчики, исполнительные механизмы, передаточные устройства, приводы, программируемые логические контроллеры) с более высокоуровневыми компонентами автоматизации .

3. Семейство PROFIBUS • PROFIBUS-FMS Это универсальное решение для задач взаимодействия на верхнем (цеховом) уровне и промышленном (field) уровне иерархии промышленных связей , для выполнения экстенсивных связных задач с произвольными или периодическими среднескоростными передачами данных.

4. Семейство PROFIBUS • PROFIBUS-DP Это оптимизированная по производительности версия PROFIBUS, предназначенная специально для критичных ко времени взаимодействий между системами автоматизации и распределенным периферийным оборудованием.

5. Семейство PROFIBUS • PROFIBUS-ISP Проект Взаимодействующих Систем базируется на технологии PROFIBUS и дополняет ее возможностями управления процессами. ISP обеспечивает полное взаимодействие технологии Языка Описания Устройств (DDL - Device Description Language) и Функциональных Блоков (Function Blocks).

6. Семейство PROFIBUS

7. Архитектура • Система включает ведущие (master) и ведомые (slave) устройства. • Ведущие устройства могут управлять шиной. Когда у ведущего устройства есть право доступа к шине, оно может передавать сообщения без удаленного запроса. В протоколе PROFIBUS ведущие устройства называются "активными станциями"

8. Архитектура • Ведомые устройства - это обычные периферийные устройства. Типичными ведомыми устройствами являются датчики, исполнительные устройства и передаточные механизмы. У них нет прав доступа к шине - то есть они могут только подтверждать принимаемые сообщения или передавать сообщения ведущему устройству по его запросу. Ведомые устройства называются также "пассивными станциями" (passive stations).

9. Соответствие модели OSI • В основе архитектуры этого протокола лежит эталонная модель соединения открытых систем OSI (Open Systems Interconnection) в соответствии с международным стандартом ISO 7498.

10. Соответствие модели OSI

11. Физический Уровень протокола PROFIBUS • На область применения системы Fieldbus в значительной степени влияет выбор передающей среды и интерфейс с физической шиной. Решающими факторами, помимо требования сохранения целостности информации, являются прогнозируемая стоимость и используемый кабель. Поэтому для разных технологий передачи в стандарте PROFIBUS определяются уникальные протоколы доступа к передающей среде:

12. Физический Уровень протокола PROFIBUS • Медный провод. В соответствии с американским стандартом EIA RS-485 этот вариант является базовым в технике передачи данных для приложений промышленности, автоматизации строительства и управления приводами. В нем используется двухпроводная витая пара с экранированием или без. Возможны двухпроводные варианты с различными максимальными расстояниями.

13. Физический Уровень протокола PROFIBUS

14. Физический Уровень протокола PROFIBUS • Оптоволоконный кабель. В цепях увеличения длины шины при высокоскоростных передачах и реализации приложений, работающих в средах с большими помехами, в настоящее время разрабатывается спецификация на технику оптоволоконной передачи.

15. Канальный Уровень протокола PROFIBUS • Второй уровень эталонной модели OSI обеспечивает функции Управления Доступом к Передающей Среде (Medium Access Control) и поддержания целостности информации, а также выполнение протоколов передачи и сообщений. В протоколе PROFIBUS Уровень 2 обозначается как Канал Данных Fieldbus - FDL (Fieldbus Data Link).

16. Канальный Уровень протокола PROFIBUS Для Управления Доступом к Передающей Среде в протоколе PROFIBUS учтено два важных требования. • - В случае взаимодействия между сложными компонентами автоматизации с равными правами доступа к шине (ведущими устройствами) должна быть гарантия того, что каждая из этих станций для выполнения своих задач взаимодействия получает необходимый доступ к шине в течение точно заданного временного интервала. • - В случае взаимодействия между сложными устройствами автоматизации и простыми периферийными устройствами (ведомыми) периодический обмен информацией, осуществляемый в реальном масштабе времени, достигается как можно проще и быстрее.

17. Канальный Уровень протокола PROFIBUS • Для взаимодействия между сложными станциями (ведущими) протокол Доступа к Передающей Среде PROFIBUS включает метод передачи маркера, а для взаимодействия между сложными станциями и простыми периферийными устройствами (ведомыми) - метод ведущий-ведомый. Этот комбинированный метод называется гибридным доступом к передающей среде

18. Канальный Уровень протокола PROFIBUS

19. Прикладной Уровень • Прикладной пользовательский сервис обеспечивается Уровнем 7 эталонной модели ISO/OSI. Благодаря этому сервису возможен эффективный и расширяемый обмен данными между прикладными процессами. Прикладной Уровень протокола состоит из Спецификации Сообщений Fieldbus - FMS (Fieldbus Message Specification) и Интерфейса Нижнего Уровня - LLI (Lower Layer Interface).

20. Прикладной Уровень • Та часть прикладного процесса field-устройства, которая осуществляет взаимодействия, называется Виртуальным Field-Устройством - VFD (Virtual Field Device). Все объекты реального устройства, с которыми возможно взаимодействие (переменные, программы, диапазоны информации), называются объектами коммуникации. Они являются частью VFD.

21. Прикладной Уровень • Отображение функций VFD на реальное устройство обеспечивается в коммуникационной модели PROFIBUS Интерфейсом Прикладного Уровня - ALI (Application Layer Interface).

22. Virtual Field Device

23. Выполнение подтверждаемых сервисных функций

24. Список использованной литературы 1. URL: www.automation-drives.ru 2. URL: www.asutp.ru 3. Справочник: «Распределенная периферия с PROFIBUS-DP, архитектура, конфигурирование и использование PROFIBUS-DP с SIMATIC S7.» Siemens AG Berlin - A&D P25. 4. Справочник: «SIMATIC NET, Руководство по сетям PROFIBUS: Сетевая архитектура, сетевые компоненты» Siemens AG Berlin - A&D P25.