Промышленная шина PROFIBUS

Промышленная Промышленная шина шина PROFIBUSPROFIBUS

ВведениеВведение

PROFIBUS - PROFIBUS - последовательная последовательная промышленная промышленная шина (bit шина (bit serial Fieldbus) .serial Fieldbus) .

- Служит для связи цифровых устройств - Служит для связи цифровых устройств промышленного назначения(промышленного назначения(датчики, датчики, исполнительные механизмы, передаточные устройства, исполнительные механизмы, передаточные устройства,

приводы, программируемые логические контроллерыприводы, программируемые логические контроллеры) с ) с более высокоуровневыми более высокоуровневыми компонентами автоматизации .компонентами автоматизации .

Семейство Семейство PROFIBUSPROFIBUS

• PROFIBUS-FMSPROFIBUS-FMS

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


• PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP

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


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


АрхитектураАрхитектура

• Система включает ведущие (master) и Система включает ведущие (master) и ведомые (slave) устройства.ведомые (slave) устройства.

• Ведущие устройства могут управлять Ведущие устройства могут управлять шиной. Когда у ведущего устройства шиной. Когда у ведущего устройства есть право доступа к шине, оно может есть право доступа к шине, оно может передавать сообщения без удаленного передавать сообщения без удаленного запроса. В протоколе PROFIBUS запроса. В протоколе PROFIBUS ведущие устройства называются ведущие устройства называются "активными станциями""активными станциями"

АрхитектураАрхитектура

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

Соответствие модели Соответствие модели OSIOSI

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

Соответствие модели Соответствие модели OSIOSI

Физический Уровень Физический Уровень протокола PROFIBUS протокола PROFIBUS

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

Физический Уровень Физический Уровень протокола PROFIBUSпротокола PROFIBUS

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



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

Канальный Уровень Канальный Уровень протокола PROFIBUS протокола PROFIBUS

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

Канальный Уровень Канальный Уровень протокола PROFIBUSпротокола PROFIBUS

Для Управления Доступом к Передающей Среде в Для Управления Доступом к Передающей Среде в протоколе PROFIBUS учтено два важных требования.протоколе PROFIBUS учтено два важных требования.

- В случае взаимодействия между сложными - В случае взаимодействия между сложными компонентами автоматизации с равными правами компонентами автоматизации с равными правами доступа к шине (ведущими устройствами) должна доступа к шине (ведущими устройствами) должна быть гарантия того, что каждая из этих станций для быть гарантия того, что каждая из этих станций для выполнения своих задач взаимодействия получает выполнения своих задач взаимодействия получает необходимый доступ к шине в течение точно необходимый доступ к шине в течение точно заданного временного интервала.заданного временного интервала.

- В случае взаимодействия между сложными - В случае взаимодействия между сложными устройствами автоматизации и простыми устройствами автоматизации и простыми периферийными устройствами (ведомыми) периферийными устройствами (ведомыми) периодический обмен информацией, осуществляемый периодический обмен информацией, осуществляемый в реальном масштабе времени, достигается как в реальном масштабе времени, достигается как можно проще и быстрее. можно проще и быстрее.


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


Прикладной УровеньПрикладной Уровень

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


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


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

Virtual Field DeviceVirtual Field Device

Выполнение Выполнение подтверждаемых подтверждаемых

сервисных функций сервисных функций

Список использованной Список использованной литературылитературы

1. 1. URL: URL: www.automation-drives.ruwww.automation-drives.ru

2. 2. URLURL: : wwwwww..asutpasutp..ruru

3. Справочник: «Распределенная периферия 3. Справочник: «Распределенная периферия с PROFIBUS-DP, архитектура, с PROFIBUS-DP, архитектура, конфигурирование и использование конфигурирование и использование PROFIBUS-DP с SIMATIC S7.» Siemens AG PROFIBUS-DP с SIMATIC S7.» Siemens AG Berlin - A&D P25.Berlin - A&D P25.

4. Справочник: «SIMATIC NET, Руководство по 4. Справочник: «SIMATIC NET, Руководство по сетям PROFIBUS: Сетевая архитектура, сетям PROFIBUS: Сетевая архитектура, сетевые компоненты» Siemens AG Berlin - сетевые компоненты» Siemens AG Berlin - A&D P25.A&D P25.

Documents

Промышленная шина PROFIBUS