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Advanced Industrial Automation
PROFIBUS
Harald Brück, SDT-TSJuli 2003
Automation & Drives
2
Advanced Industrial Automation
Themenübersicht
Überwachung mitdem Konfigurator
FeldbusankopplerPRT1-COM
Einsatzbereiche
Konfigurator
C200HW-PRM21Anzeigen
C200HW-PRM21
C200HW-PRM21Einstellungen
Einführung,Geschichte
Allgemeine Profibus-Theorie
Profibus DP-TheorieBuszykluszeiten
Profibus DP V1/V2
3
7
40
49
53
35
36
60
76
91
100
Hinweis: Mausklick auf Omron führt zu diesem Bildschirm zurück.
OSI-Referenz-Modell9
GSD-Datei95
Profile97
Omron SlaveC200H-PRT21 101
Omron SlaveCQM1-PRT21 102
Umrichter3G3FV 125
CQM1-PRT21Datenkonsistenz 120
Merkmale10
Physikalische Schicht 21
RS485-Installation 29
C200HW-PRM21Adresszuordnung 56
Funktionen CLEARSYNC, FREEZE 113
3
Advanced Industrial Automation
Einführung
• PROFIBUS = PROFIBUS = PROPROcess cess FIFIeldeldBUSBUS
• PROFIBUS isPROFIBUS istt einein IIndustrindustrie-Ne-Netetzzwweerk:rk:
• PPROFIBUS ROFIBUS eingeführt eingeführt 1992 a1992 alls DIN19245s DIN19245
• Ein deutscher Feldbus.Ein deutscher Feldbus.
• Wird von den meisten Firmen unterstützt.Wird von den meisten Firmen unterstützt.
• Wird von Kunden in Deutschland akzeptiert.Wird von Kunden in Deutschland akzeptiert.
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Advanced Industrial Automation
Geschichte (1)
• 1987: PROFIBUS starte1987: PROFIBUS startetete a alls s EntwicklungsEntwicklungsprojeprojekktt– KKonsortium onsortium vonvon FirmenFirmen– Deutsche Forschungs-InstituteDeutsche Forschungs-Institute– Gefördert von der deutschen RegierungGefördert von der deutschen Regierung
• 1991: 1991: als als Standard DIN19245 Standard DIN19245 zugelassenzugelassen– TeilTeil 1: 1: PhysiPhysikkalalische Schichtische Schicht
Data Link Layer (FDL)Data Link Layer (FDL)– TeilTeil 2: 2: AAnwendungsschichtnwendungsschicht (FMS) (FMS)
• 1993: 1993: Erste ErweiterungErste Erweiterung zuzu DIN19245: DIN19245: TeilTeil 3 3- OptimiOptimiertert f füür r schnelleschnelle dezentrale Edezentrale E//AA - Anwendung- Anwendung
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Advanced Industrial Automation
Geschichte (2)
• 1995: 1995: Zweite Erweiterung zuZweite Erweiterung zu DIN19245: DIN19245: TeilTeil 4 4- OptimiOptimiertert f füür r explosionsgeschützte Anwendungexplosionsgeschützte Anwendung
• 1996: DIN19245 1996: DIN19245 wird Teil der europäischenwird Teil der europäischen EN50170 EN50170- EN50170: PROFIBUSEN50170: PROFIBUS mit mit P-NET P-NET uund WorldFIPnd WorldFIP
• Seit Seit 19919999: : Weltweiter Standard durch IEC 61158Weltweiter Standard durch IEC 61158- DP/V1: aDP/V1: azyklische Kommunikation für Parameterzyklische Kommunikation für Parameter- DP/V2: Isochroner Modus, Slave–Querkommunik.DP/V2: Isochroner Modus, Slave–Querkommunik.
für Anwendungen bei Antriebenfür Anwendungen bei Antrieben
• Weitere Entwicklungen:Weitere Entwicklungen:
- ProfiSAFE: ProfiSAFE: für den Einsatz in Sicherheitsanwend.für den Einsatz in Sicherheitsanwend.
- PROFInetPROFInet für die nahtlose Anbindung ansfür die nahtlose Anbindung ans Ethernet Ethernet
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Advanced Industrial Automation
Profi-bus-
Über-sichten
EN 50170 / IEC 61158
Ger
äte
– P
rofi
le
Prozess - Automation
PROFIBUS-PAIEC 1158-2
- Versorgung über den Bus
Fabrik - Automation
PROFIBUS-DPRS 485 / FO
- Konfigurierbar- weit verbreitet
Schnell
Vorläufer des heutigenProfibus
PROFIBUS-FMSRS 485 / FO
- Für alle Ebenen einsetzbar- Multimaster Kommunikation
Universal Ex
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Advanced Industrial Automation
Einsatzbereiche
CNC
AreaControllerEthernet/TCP/IP TCP/IP/Ethernet
Ethernet / früher Ethernet / früher PProfibusrofibus-FMS-FMS
PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA
FaFabrikbrik EbeneEbene
BusBuszykluszyklusZeitZeit
< 1000 ms< 1000 ms
ZZellellenen EbeneEbene
BusBuszykluszyklusZeitZeit
< 100 ms< 100 ms
Feld Feld EbeneEbene
BusBuszzyykkllususZeitZeit
< 10 ms< 10 ms
PC/VME
VME/PCPLC DCS
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Advanced Industrial Automation
Einsatz des Profibus-DP bei
Omron
Zur Ankopplung von Geräten anderer Hersteller
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Advanced Industrial Automation
Profibus im ISO/OSI-Modell
PA-ProfileFMS
GeräteProfile
IEC Interface*
FMS
IEC 1158-2
Anwender
Sch
ich
ten
(3)-(6)
(7)
Data Link(2)
Physik(1)
nicht benutzt
PA
EN 50 170 / IEC 61158 PROFIBUS Richtlinien + Profile
DP
DP-Erweiterungen
Fieldbus Data Link (FDL)
Fieldbus MessageSpecification (FMS)
DP-Profile
RS-485 / LWL
DP Basis-Funktionen
10
Advanced Industrial Automation
Merkmale
• PhysiPhysikalische Schichtkalische Schicht: RS-485, : RS-485, LWLLWL, IEC 1158-2, IEC 1158-2• PROFIBUS PROFIBUS ist ein Mist ein Masteraster// SSlavelave- - ProtokollProtokoll• Max. 126 Max. 126 Teilnehmer (32 pro Segment)Teilnehmer (32 pro Segment)• Buszugriff Buszugriff (MAC(MAC= = Media Access Control ):Media Access Control ):
– Token passing (Token passing (MMaster aster MMaster)aster)– Polling (Polling (MMaster aster SSlave)lave)
• AAnwendungsschichtnwendungsschicht::– FMS fFMS füür r MMeeldungs-ldungs- bas basierteierte KKommuniommunikkationation– DP fDP füür r Dezentrale-EDezentrale-E//AA uund nd EchtzeitEchtzeit– PA fPA füür r den Ex-Bereichden Ex-Bereich PProrozzessess-A-Automationutomation
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Advanced Industrial Automation
Profibus-Merkmale 2
• Das Buszugriffsverfahren ist für alle Profibus-Das Buszugriffsverfahren ist für alle Profibus-Variationen gleich Variationen gleich (FMS/DP/PA)(FMS/DP/PA)
• Offenes KOffenes Kommuniommunikkationations-Protokolls-Protokoll
• KKombinationombinationenen vonvon FMS/DP/PA FMS/DP/PA auf einem Nauf einem Netetzzwweerkrk
• FMS/DP FMS/DP kökönnntente auf dem gleichen Kabelauf dem gleichen Kabel kkombinombiniieert rt werdenwerden, , da da sisie das gleiche pe das gleiche physihysikalischekalische Medi Medium um benutzenbenutzen (RS-485/ (RS-485/LWLLWL))
• FMS: FMS: Multi-Multi-MMaster aster uund nd MMulti-ulti-SSlave lave KKommuniommunikkationation
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Advanced Industrial Automation
Profibus Netzwerk-Topologie
• Busstruktur (Linie) Busstruktur (Linie) Abschlusswiderstände an beiden EndenAbschlusswiderstände an beiden EndenAndere TAndere Topologieopologienn sind möglichsind möglich: Ring (: Ring (LWLLWL), ), BaumBaum ( (mit Hilfe vonmit Hilfe von RRepeater)epeater)
• Teilnehmer können während des Betriebes entfernt Teilnehmer können während des Betriebes entfernt und auch hinzugefügt werden.und auch hinzugefügt werden.
• MMit Hilfe von Repeatern können auch mehrer, it Hilfe von Repeatern können auch mehrer, verschiedene Unternetze angeschlossen werdenverschiedene Unternetze angeschlossen werden ((auch unterschiedliche Übertragungsmedienauch unterschiedliche Übertragungsmedien))
AbschlussAbschluss AbschlussAbschluss
SStation 1tation 1 .......... SStation ntation n
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Advanced Industrial Automation
Profibus FMSPROFIBUS-FMS PROFIBUS-FMS kankannn als Vorläufer des Profibus DP angesehen werden. als Vorläufer des Profibus DP angesehen werden. Es war ein Multi-Master-Netzwerk für SPS, PC, Bediengeräte und E/A.Es war ein Multi-Master-Netzwerk für SPS, PC, Bediengeräte und E/A.
AAkktivtivee Station Stationenen, Master, Master-Geräte-Geräte
Passive StationPassive Stationenen (Slave (Slavess) ) werden werden gegepollpolltt
PROFIBUS FMS
PCSPS
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Advanced Industrial Automation
Profibus-FMS-Merkmale
• FMS war die Eier-legende-Woll-Milch-Sau.FMS war die Eier-legende-Woll-Milch-Sau.
• Ein Netz für alle Anwendungen war das Entwick-Ein Netz für alle Anwendungen war das Entwick-lungsziel, wodurch FMS nichts richtig konnte. lungsziel, wodurch FMS nichts richtig konnte.
• Multi-Multi-MMaster aster uund nd MMulti-ulti-SSlave lave KKommuniommunikkationation• Ein Slave konnte mit mehreren Mastern gleichzeitig Ein Slave konnte mit mehreren Mastern gleichzeitig
Daten austauschen. Daten austauschen. (Ein Merkmal, dass nie gebraucht wird)(Ein Merkmal, dass nie gebraucht wird)
• Das viel zu umfangreiche MAP-Protkoll wurde auf Das viel zu umfangreiche MAP-Protkoll wurde auf eine Hardware umgesetzt, die viel zu langsam war. eine Hardware umgesetzt, die viel zu langsam war.
• Peer-to-peer, Peer-to-peer, BBroadcast, roadcast, MMulticastulticast-K-Kommuniommunikkationation
• ZZyykklilischerscher uund nd azazyykklilissccherher DDatatenentransfertransfer
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Advanced Industrial Automation
Profibus DPEin typisches Ein typisches PROFIBUS-PROFIBUS-DP- Netz hat nur einen Master, die SPS. DP- Netz hat nur einen Master, die SPS. Andere Geräte werden als Slave angesprochen: E/A, SPS, BediengeräteAndere Geräte werden als Slave angesprochen: E/A, SPS, Bediengeräte
MasterMaster
PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP
Slave Slave ((SPSSPS))
SlaveSlaveAntriebAntrieb
SlaveSlave((EE//AA))
SlaveSlave((EE//AA))
RS 485 RS 485 bisbis zuzu 12 MBit/s 12 MBit/s
SPSSPS
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Advanced Industrial Automation
Profibus-DP-Merkmale
• Echtzeitkommunikation zwischen der Master-SPS und den Echtzeitkommunikation zwischen der Master-SPS und den Slaves in der FeldebeneSlaves in der Feldebene
• Es gibt 3 Leistungsstufen DP-V0, DP-V1 und DP-V2Es gibt 3 Leistungsstufen DP-V0, DP-V1 und DP-V2
• DP-V0: Grundfunktionalitäten DP-V0: Grundfunktionalitäten - zyklischen Datenaustausch max 244 Byte pro Slavezyklischen Datenaustausch max 244 Byte pro Slave- Konfigurierbar mit Hilfe von GSD-DateienKonfigurierbar mit Hilfe von GSD-Dateien- Diagnosedaten abrufbarDiagnosedaten abrufbar
• DP-V1: Azyklische Übertragung für ParameterDP-V1: Azyklische Übertragung für Parameter
• DP-V2: Isochroner DatenaustauschDP-V2: Isochroner Datenaustausch
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Advanced Industrial Automation
PROFIBUS-DPPROFIBUS-DPRS 485 up to 12 MBit/s
Area Controller (SPS) Engineering Tool
PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA IEC 1158-2 mit 31.25 kBit/sI
Segment-coupler/Link
Transmitter
+
x
x
Profibus-PA
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Advanced Industrial Automation
Profibus-PA-Merkmale
• Für Anwendungen im explosionsgeschützten BereichFür Anwendungen im explosionsgeschützten Bereich
• Ankopplung an Profibus-DP über ein GatewayAnkopplung an Profibus-DP über ein Gateway
• Vollkommen andere Übertragungshardware:Vollkommen andere Übertragungshardware:
• IEC1158-2 (= IEC 61158-2 oder MBP)IEC1158-2 (= IEC 61158-2 oder MBP)- Feste Geschwindigkeit 31,25 kBit/sFeste Geschwindigkeit 31,25 kBit/s- Bitsynchron, Manchester kodiertBitsynchron, Manchester kodiert- Geschirmte, verdrillte ZweidrahtleitungGeschirmte, verdrillte Zweidrahtleitung- Stromversorgung über die BusdrähteStromversorgung über die Busdrähte- Zusätzliche ChecksummeZusätzliche Checksumme
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Advanced Industrial Automation
PROFIBUS PROFIBUS Konfigurations-ToolKonfigurations-Tool
System Konfiguration
System Konfiguration
Geräte-Stamm-Daten - Dateien (GSD-Geräte-Stamm-Daten - Dateien (GSD-Dateien)Dateien)
PLPLCC
PROFIBUSPROFIBUS
GSDGSD GSDGSD GSDGSD GSDGSD GSDGSD GSDGSD
SPSSPS
• KKonfiguration onfiguration mit Geräte-Stamm-Datenmit Geräte-Stamm-Daten(GSD(GSD)-)- DateienDateien
Netzwerk-Konfiguration
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Advanced Industrial Automation
AntriebeAntriebe
AC DrivesAC Drives
DC DrivesDC Drives
DeDezzentrale entrale EE//AA
BinBinäärree EE//AA
AnalogAnalogee EE//AA
RegReglerler
TimerTimer
CounterCounter
ID-SystemID-Systemee
GatewaysGateways
AS-InterfaceAS-Interface
(DeviceNet)(DeviceNet)
ToolsTools
KKonfiguration onfiguration
Bus MonitorBus Monitor
EngineeringEngineering
Host Interfaces Host Interfaces
VAX VAX CComputeromputer
VME VME CComputeromputer
NetNetzzwweerkrkkkomponentomponentenen
RepeaterRepeater
Fibre opticsFibre optics
KKababeell
SteuergeräteSteuergeräte
SPSSPS/NC/RC/NC/RC
VMEVME, PC, PC
WorkstationWorkstation
Software Driver Software Driver
DOS/Windows/NT/95DOS/Windows/NT/95
RT-OS/OS9/VRTXRT-OS/OS9/VRTX
VxWorks/PSOS+VxWorks/PSOS+
OS2, QNXOS2, QNX
UNIX/VMSUNIX/VMS
ServiceService
Development SupportDevelopment Support
Implementation Support Implementation Support
TrainingTrainingHHMIMI
BediengeräteBediengeräte
Text DisplaysText DisplaysVVentileentile
PneumatiPneumatisscchehe V Ventileentile
MagnetiMagnetisscchehe V Ventileentile
InstrumentInstrumentee
FüllstandFüllstand
DurchflußDurchfluß
DruckDruck
TemperaturTemperatur
Profibus-Produkte auf dem Markt
21
Advanced Industrial Automation
– Schicht 1 des Schicht 1 des ISO/OSIISO/OSI-- MModelodellsls
– Definition des Mediums (Hardware), der Kodierung und der Definition des Mediums (Hardware), der Kodierung und der Geschwindigkeit der Übertragung Geschwindigkeit der Übertragung
– EsEs spe spezzifiifiziertziert diedie BBits, its, BBytes, ytes, StromversorgungStromversorgung uund nd SSignalignalpegelpegel
• PROFIBUS definPROFIBUS definiertiert 3 verschiedene3 verschiedene ÜbertragungsÜbertragungsmedimedienen::- RS-485:RS-485: PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP und FMS und FMS- LWLLWL:: PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP und und FMSFMS- MBP (MBP (IEC 1158-2IEC 1158-2)):: PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA
Physikalische Schicht
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Advanced Industrial Automation
• Serielle Schnittstelle fürSerielle Schnittstelle für IIndustrindustrie-Anwendungene-Anwendungen
• Genormt unter ANSI TIA/EIA RS-485-AGenormt unter ANSI TIA/EIA RS-485-A
• EleElekktritrischsch: : SymetrischesSymetrisches SSignalignal über 2 Drähte +/- 5V über 2 Drähte +/- 5V
• Einfache logische Zuordnung zwischen Spannungspegel Einfache logische Zuordnung zwischen Spannungspegel –5V, +5V und Bitzustand 0,1 (NRZ)–5V, +5V und Bitzustand 0,1 (NRZ)
• AsynchronAsynchrone Übertragunge Übertragung, 8 , 8 DDatatenenbit, bit, geradegerade PParitarität, ein ät, ein StartbitStartbit uund nd einein SStoptopppbitbit, insgesamt 11 Bit, insgesamt 11 Bit
• LSB wird zuerst gesendetLSB wird zuerst gesendet
• HalHalbb--DDuplexuplex-- KKommuniommunikkationation
RS485 - Eigenschaften
Next byte
Idle
Start 1 2 3 4 5 6 7 8 Parity Stop Start LSB MSB LSB
Bit sequence:
One byte
23
Advanced Industrial Automation
• 9600 Baud9600 Baud
• 1919,,2 kBaud2 kBaud
• 9393,,75 kBaud75 kBaud
• 187187,,5 kBaud5 kBaud
• 500 kBaud500 kBaud
• 1.5 MBaud1.5 MBaud
• 3 MBaud3 MBaud
• 6 MBaud6 MBaud
• 12 MBaud12 MBaud
Zusätzliche GeschwindigkeitZusätzliche Geschwindigkeit::
• 4545,,45 kBaud:45 kBaud: ZuZur r Ankopplung vonAnkopplung von PROFIBUS-DP PROFIBUS-DP
an PROFIBUS-PAan PROFIBUS-PA
RS485-Geschwindigkeiten
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Advanced Industrial Automation
• BevorzugteBevorzugte TTopologopologieie: Bus: Bus (Linie), (Linie), Aktiver Busabschluss an beiden EndenAktiver Busabschluss an beiden Enden
• StSteerrnn uund nd BaumBaum - T- Topologieopologienn mit Hilfe von Repeaternmit Hilfe von Repeatern
• Max. 32Max. 32(31)(31) SStationtationenen pr proo SSegmentegment, 126 insgesamt, 126 insgesamt
•HINWEIS: Repeater haben keine Stationsadresse, aber sie zählenzu der max. Anzahl von Teilnehmern pro Segment
Abschluss
Abschluss
Abschluss
2 3 30 31
62 61 33 32
Abschluss
Repeater
Station 1
RepeaterSegment 1
Segment 2
Segment 3
RS485-Topologie mit Repeater
25
Advanced Industrial Automation
• Geschirmte, verdrillte ZweidrahtleitungGeschirmte, verdrillte Zweidrahtleitung
• Mehrere KabelqMehrere Kabelqualitualitätenäten erhältlicherhältlich: : TTyp “A” yp “A” bisbis ” ”DD” ” **
• Typ „A“-Spezifikation:Typ „A“-Spezifikation:- WellenwiderstandWellenwiderstand 135 . . . 165 Ohm135 . . . 165 Ohm- KapazitätsbelagKapazitätsbelag < 30 pF/m< 30 pF/m- SchleifenwiderstandSchleifenwiderstand 110 Ohm / km110 Ohm / km- AderndurchmesserAderndurchmesser 0,64 mm0,64 mm- AdernquerschnittAdernquerschnitt > 0,34 mm> 0,34 mm22
• Optional Optional mitmit +24 V +24 VDCDC VersorgungsleitungenVersorgungsleitungen
HINWEISHINWEIS: Type “: Type “AA” ” KKababeel l für Geschwindigkeitenfür Geschwindigkeiten > 1500 kbps > 1500 kbps verwenden verwenden. .
RS485-Kabel
26
Advanced Industrial Automation
• Für Typ „A“-KabelFür Typ „A“-Kabel
• Keine Stichleitungen bei Keine Stichleitungen bei Geschwindigkeiten abGeschwindigkeiten ab 11500 kbps!500 kbps!
• Max. Max. NNetetzzwweerklrklängeänge mit mit RRepeater: 10 km!epeater: 10 km!
RS485-Segment-Kabel-Längen
12M
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Advanced Industrial Automation
• 9-9-PPin D-in D-SSubminiaturubminiatur-Stecker-Stecker (IP20) (IP20)– KKabeabelseitelseite: : Stecker (Stecker (malemale))– GeräteseiteGeräteseite: : Buchse (Buchse (femalefemale))
• VorgeschriebeneVorgeschriebene SSignalignalee::– RxD/TxD - PRxD/TxD - P– RxD/TxD - NRxD/TxD - N– DGnd für den AbschlussDGnd für den Abschluss– VP für den Abschluss (5V)VP für den Abschluss (5V)
• Andere Stecker sind erlaubtAndere Stecker sind erlaubt– z.B. Rz.B. Rundundstecker M12stecker M12 (IP65) (IP65)
nach IEC 947-5-2nach IEC 947-5-2
RS485-Stecker
28
Advanced Industrial Automation
• Spezielle PROFIBUS Stecker verwenden !Spezielle PROFIBUS Stecker verwenden !
Auswahlkriterien:
+ Busweiterführung+ gerade oder
abgewinkelt+ fester Abschluss oder
schaltbar+ Abschirmung + höhere Schutzart+ Diagnosegerät
anschließbar
RS485-Stecker
29
Advanced Industrial Automation
Station 1Station 1 Station 2Station 2
SchirmungSchirmungSchutz- Schutz-
erdeerde
B (3)B (3)DGND (5)DGND (5)
VP (6)VP (6)A (8)A (8)
(3) B(3) B(5) DGND(5) DGND(6) VP(6) VP(8) A(8) A
PROFIBUS VerkabelungPROFIBUS Verkabelung
Schutz- Schutz- erdeerde
+5 Vdc (6)+5 Vdc (6)
B (3)B (3)
A (8)A (8)
DGND (5)DGND (5)
GerätGerät
390 390
220 220
390 390
BBusabschlussusabschluss
DatDatenleitungenleitung PP
DatDatenleitung Nenleitung N
PROFIBUS AbschlussPROFIBUS Abschluss
HINWEISHINWEIS:: Zahlen in Klammern geben die Belegung des Zahlen in Klammern geben die Belegung des 9- 9-PPin in SSub-D ub-D Steckverbinders an.Steckverbinders an.Die Abschlusswiderstandswerte gelten für Kabel vom TypDie Abschlusswiderstandswerte gelten für Kabel vom Typ “A” “A”..
RS485-Installation (1)
rot
grün
rot
grün
30
Advanced Industrial Automation
• IIn jede Datenleitung n jede Datenleitung wird an wird an jedemjedem Gerät Gerät eineeine in-line in-line IIndundukkttivität ivität eingefügteingefügt (“A” (“A” KabelKabel))
• Keine Stichleitungen!Keine Stichleitungen!
+5 Vdc+5 Vdc
BB
AA
DGNDDGND
GerätGerät
390 390
220 220
390 390
BBusabschlussusabschluss
DatDatenleitungenleitung PP
DatDatenleitungenleitung NN
110 nH 110 nH
110 nH 110 nH
HINWEISHINWEIS: : Werte der Werte der InduIndukkttivitätenivitäten sind für Kabeltsind für Kabeltyp “A”, yp “A”, mit mit typitypisscchenhen KKapaapazzititäten der Busstation äten der Busstation zwischenzwischen 15pF 15pF undund 25 pF 25 pF..
RS485-Installation (2)
SpeSpezielle Vorkehrungenzielle Vorkehrungen f füür r BBaudrateaudratenn abab 1500 kbps: 1500 kbps:
rot
grün
31
Advanced Industrial Automation
HINWEISHINWEIS: : KabeltKabeltyp “A” yp “A” für Bafür Baudrateudratenn > 1 > 1,,5 Mbaud5 Mbaud benutzt. benutzt.
+5 Vdc+5 Vdc
BB
AA
DGNDDGND
ErsteErste SStationtation
390 390
220 220
390 390
BusBusabschlussabschlussLLetzteetzte SStationtation
BusBusabschlussabschluss+5 Vdc+5 Vdc
BB
AA
DGNDDGND
DatDatenleitung Penleitung P
DatDatenleitungenleitung NN
390 390
220 220
390 390
BB BBAA AA
Station 2Station 2 Station 3Station 3
SSchirmchirm
RS485-Installation (3)
rot
grün
32
Advanced Industrial Automation
• Schirm immer auf beiden Enden auflegenSchirm immer auf beiden Enden auflegen
• Falls notwendig, zusätzliche PotentialausgleichsleitungFalls notwendig, zusätzliche Potentialausgleichsleitung
Datenkabel
Erdkabel
Slave Slave
Master
Erdschiene
Datenkabel
Erdschiene Erdschiene
RS485-Installation, Erdung
33
Advanced Industrial Automation
• Bei C200HW-PRM21 sind Bei C200HW-PRM21 sind Abschlusswiderstände in Abschlusswiderstände in die Baugruppe eingebaut die Baugruppe eingebaut und werden mit einem und werden mit einem Schalter an der Front an Schalter an der Front an die Datenleitung die Datenleitung geschaltet.geschaltet.
• Es wird kein Stecker mit Es wird kein Stecker mit eingebauten Ab-eingebauten Ab-schlüssen benötigt.schlüssen benötigt.
Abschluss bei C200HW-PRM21
34
Advanced Industrial Automation
Übung 1: Aufbau des Netzes
Verdrahten Sie die Profibus-Stecker.
Schließen Sie die Abschlüsse an.
Schließen Sie die Geräte zu einem Netzwerk zusammen.
Erden Sie die Geräte.
35
Advanced Industrial Automation
• Profibus DP-V0- Leistungsumfang
• DPM1-Master für C200Halpha und CS1
• Übertragungsraten 9600 bis 12M Baud
• Mehrere Master auf einer SPS möglich.
• Für bis zu 124 Slaves, Max. 600 Byte total
• Eingebauter Busabschluss
• SPS-synchrones Polling inklusive SYNC/FREEZE
• SPS-Datenbereiche können manuell zugewiesen werden.• Einfache Handhabung durch voreingestelltes I/O-Mapping• Konfigurierung mit PC-Software über separate RS232C
C200HW-PRM21 PROFIBUS-DP Master
36
Advanced Industrial Automation
Einstellungen bei C200HW-PRM21
Die Profibus-Master-Baugruppe Die Profibus-Master-Baugruppe ist eine C200H-Spezial-E/A-ist eine C200H-Spezial-E/A-Baugruppe.Baugruppe.
Eine Baugruppennummer 0-F Eine Baugruppennummer 0-F muss mit dem Drehschalter muss mit dem Drehschalter “MASCHINE No.” eingestellt “MASCHINE No.” eingestellt werden.werden.
Alle weiteren Einstellungen Alle weiteren Einstellungen werden mit dem Konfigurator werden mit dem Konfigurator vorgenommen. vorgenommen.
37
Advanced Industrial Automation
Einstellungen beim ‚Slave‘ PRT1-COM
Beim Slave braucht auch nur die Stationsadresse mit den DIP-Schaltern eingestellt werden. Die Baudrate und angeschlossene Module werden automatisch erkannt.
Profibus DP Stecker
LED-Anzeigen
Verbindungssteckern zum MR-E/A-Modul
DIP-Schalter24VDC-Versorgung
38
Advanced Industrial Automation
Einstellungen beim Slave Bei dem Slave-Modul wird mit den DIP-Schaltern 1-7 eine Adresse eingestellt (7=OFF).
Adresse Pin1 2 3 4 5 6
0 OFF OFF OFF OFF OFF OFF1 ON OFF OFF OFF OFF OFF2 OFF ON OFF OFF OFF OFF3 ON ON OFF OFF OFF OFF4 OFF OFF ON OFF OFF OFF5 ON OFF ON OFF OFF OFF6 OFF ON ON OFF OFF OFF7 ON ON ON OFF OFF OFF8 OFF OFF OFF ON OFF OFF9 ON OFF OFF ON OFF OFF10 OFF ON OFF ON OFF OFF11 ON ON OFF ON OFF OFF12 OFF OFF ON ON OFF OFF13 ON OFF ON ON OFF OFF14 OFF ON ON ON OFF OFF15 ON ON ON ON OFF OFF16 OFF OFF OFF OFF ON OFF17 ON OFF OFF OFF ON OFF18 OFF ON OFF OFF ON OFF19 ON ON OFF OFF ON OFF20 OFF OFF ON OFF ON OFF21 ON OFF ON OFF ON OFF22 OFF ON ON OFF ON OFF23 ON ON ON OFF ON OFF24 OFF OFF OFF ON ON OFF25 ON OFF OFF ON ON OFF26 OFF ON OFF ON ON OFF27 ON ON OFF ON ON OFF28 OFF OFF ON ON ON OFF29 ON OFF ON ON ON OFF30 OFF ON ON ON ON OFF31 ON ON ON ON ON OFF
Adresse Pin1 2 3 4 5 6
32 OFF OFF OFF OFF OFF ON33 ON OFF OFF OFF OFF ON34 OFF ON OFF OFF OFF ON35 ON ON OFF OFF OFF ON36 OFF OFF ON OFF OFF ON37 ON OFF ON OFF OFF ON38 OFF ON ON OFF OFF ON39 ON ON ON OFF OFF ON40 OFF OFF OFF ON OFF ON41 ON OFF OFF ON OFF ON42 OFF ON OFF ON OFF ON43 ON ON OFF ON OFF ON44 OFF OFF ON ON OFF ON45 ON OFF ON ON OFF ON46 OFF ON ON ON OFF ON47 ON ON ON ON OFF ON48 OFF OFF OFF OFF ON ON49 ON OFF OFF OFF ON ON50 OFF ON OFF OFF ON ON51 ON ON OFF OFF ON ON52 OFF OFF ON OFF ON ON53 ON OFF ON OFF ON ON54 OFF ON ON OFF ON ON55 ON ON ON OFF ON ON56 OFF OFF OFF ON ON ON57 ON OFF OFF ON ON ON58 OFF ON OFF ON ON ON59 ON ON OFF ON ON ON60 OFF OFF ON ON ON ON61 ON OFF ON ON ON ON62 OFF ON ON ON ON ON63 ON ON ON ON ON ON
39
Advanced Industrial Automation
Übung 2: Einstellungen
Stellen Sie die Baugruppennummer des Masters auf 0.
(Erstellen Sie die E/A-Tabelle auf der SPS)
Vergeben Sie die Busadressen;
PRT1-COM=02
40
Advanced Industrial Automation
Profibus-Konfigurator-Funktionen
Einstellungen in der Master-Baugruppe
Konfiguration der Slaves
Konfiguration der Netzwerkparameter
Überwachung und Fehlersuche im Netz
Für alle Profibus-Slaves (auch anderer Hersteller)
Für C200HW-PRM21 Omron-Profibus-Master
41
Advanced Industrial Automation
Profibus-Konfigurator, PC-Anforderungen
Keine besondere Anfoderungen:
IBM PC/AT oder kompatibel
CPU: 486 oder höher
Speicher: 16 Mbytes
Festplatte: Minimum 10 Mbytes
Betriebssystem: Windows 95, 98, NT4.0 oder 2000
Serielle Schnittstelle COM1 bis COM4 unterstützt
42
Advanced Industrial Automation
Profibus-Konfigurator Aufruf der Konfigurationssoftware unter:
Programme I Sycon Profibus Konfigurator I Sycon, oder (Symbol “Sycon” in der Microsoft-Leiste vorhanden)
Slaves rechts
Produktbezeichnung
Master links
43
Advanced Industrial Automation
Profibus-Konfiguration editieren, Übung 3
Offline editieren: Menüpunkt Einfügen I Master C200HW-PRM21 auswählen Hinzufügen klicken
o.k. klicken
Stationsadresse ändern
44
Advanced Industrial Automation
Profibus-Konfiguration editieren, Übung 3
Offline editieren: Menüpunkt Einfügen I Slave PRT1-COM auswählen Hinzufügen klicken
o.k. klicken
Stationsadresse ändern
45
Advanced Industrial Automation
Profibus-Multi-E/A-Slave parametrieren, Übung 4
Menüpunkt: Settings I Slave-Konfiguration oder direkt auf den Slave/ rechte Maustaste >> Slave-Konfiguration :
System status anklicken und dann Modul anhängen klicken. Angeschaltetes Modul (z.B. GT1-OD16) anklicken und Modul anhängen klicken.
Hier könnte man gerätespezifische Parameter einstellen (Bei PRT1-COM nicht sinnvoll)
46
Advanced Industrial Automation
Profibus parametrieren
Menüpunkt: Einstellungen / Busparameter Hier kann man die
Übertragungsgeschwindigkeit einstellen
Beispiel für Parameterdaten bei einem Absolutwertgeber:
47
Advanced Industrial Automation
Profibus-Konfigurator Online, Übung 5
Stellen Sie die Verbindung zum PRM21 mit einer seriellen Verbindung her.
Klicken Sie auf den Master Wählen Sie die Schnittstelle
Einstellungen / Gerätezuordnung und
CIF Serial Driver klicken OK klicken. Klicken Sie auf: Verbinde COM_. Warten Sie bis die Verbindung
überprüft wurde. Wählen Sie dann die COM_ als
zuverwendende Schnittstelle aus.
48
Advanced Industrial Automation
Konfiguration Herunterladen, Übung 5
Laden Sie die erstellte Konfiguration in den Master mit ‚Online‘ Download..:.(Der Master muss angeklickt sein)
(Diese Funktion dauert einige Zeit)
49
Advanced Industrial Automation
Profibus-Überwachung, Übung 6
Der Konfigurator kann den Zustand aller Geräte im Netzwerk anzeigen. Klicken Sie auf Online / Debugmodus starten (Master angeklickt)
Status für jedes Gerät:Grün: Normale KommunikationRot: Kommunikationsfehler
Info über einen Slave
50
Advanced Industrial Automation
Profibus-Überwachung, Übung 6
Die detailierte Information über den Slave erhält man, indem man einen Slave auswählt und auf Online / Gerätediagnose klickt.
Sind die Module eines Multi-E/A-Gerätes unbekannt, so können sie hiermit ausge-lesen und automatisch in den Konfigurator übernommen werden.
51
Advanced Industrial Automation
Profibus-ÜberwachungDie detailierte Information über den Master erhält man, indem man auf den Master doppelklickt.
Der Profibus-Master bietet viele umfangreiche Statusinformationen:Zuerst sollte das Globale Statusfeld betrachtet werden.(Auf Anzeigen klicken)
52
Advanced Industrial Automation
Manuelle AdresszuordnungMan kann die Belegung der SPS-Adressen im Master verändern.
Indem man die Autoadressierung in den Masterparametern wegnimmt.
Die Eingangs und Ausgangsoffset aller Module in allen Slaves selber eingibt.
Und die Konfiguration unter Ansicht / Adresstabelle überprüft.
Slaveparameter:
ACHTUNG !
NICHT ZU EMPFEHLEN!
Man vertut sich ganz leicht mit Byte- und Wortlängen.
53
Advanced Industrial Automation
Betriebsanzeigen (1)
Die beiden LEDs auf der linken Seite zeigen den Zustand der Baugruppe.
54
Advanced Industrial Automation
Betriebsanzeigen (2)
Die LEDs auf der rechten Seite zeigen den Zustand auf dem Profibus-Netzwerk.
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Advanced Industrial Automation
Betriebsanzeigen (3)
Die LEDs auf der rechten Seite zeigen den Zustand auf dem Profibus-Netzwerk.
56
Advanced Industrial Automation
Profibus-DP-E/A-Adresszuordnung
Voreingestellte E/A-Bereiche: C200H CS1 Ausgänge IR 050 ... IR 099 CIO 050 ... CIO 099 Eingänge IR 350 ... IR 399 CIO 350 ... CIO 399 Slave-Statusbits IR 200 ... IR 215 CIO 200 ... CIO 215 Spezial-E/A-Steuerbits IR 1n0 ... IR 1n4 CIO20n0 ... CIO20n4
Ausg.-Puffer 512 Byte
Eing.-Puffer 512 Byte
C200H-SPS (CS1)
DM bis 5999
CS1:
CIO1000 bis 1063
C200HW-PRM21
CIO 0 bis 235
300 bis 511
H 0 bis 99
57
Advanced Industrial Automation
Für jeden Slave ist ein Bit vorhanden, das anzeigt, ob die Kommunikation zum Slave in Ordnung ist.
bitword
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
0 15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 Active flags stations 01 ~ 15
1 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 Active flags stations 16 ~ 31
2 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 Active flags stations 32 ~ 47
3 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 Active flags stations 48 ~ 63
4 79 78 77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 Active flags stations 64 ~ 79
5 95 94 93 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 80 Active flags stations 80 ~ 95
6 111 110 109 108 107 106 105 104 103 102 101 100 99 98 97 96 Active flags stations 96 ~ 111
7 125 124 123 122 121 120 119 118 117 116 115 114 113 112 Active flags stations 112 ~ 125
8 15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 Diagnostic flags stations 01 ~ 15
9 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 Diagnostic flags stations 16 ~ 31
10 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 Diagnostic flags stations 32 ~ 47
11 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 Diagnostic flags stations 48 ~ 63
12 79 78 77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 Diagnostic flags stations 64 ~ 79
13 95 94 93 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 80 Diagnostic flags stations 80 ~ 95
14 111 110 109 108 107 106 105 104 103 102 101 100 99 98 97 96 Diagnostic flags stations 96 ~ 111
15 125 124 123 122 121 120 119 118 117 116 115 114 113 112 Diagnostic flags stations 112 ~ 125
Profibus-Slave-Statusbits
58
Advanced Industrial Automation
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
IR n+2
Input data transferred
Auto_clearNo_data
P-DP H/W failureWrong CPU Unit
DM setting error (exceeding max. words)DM setting error (output area mapping)
DM setting error (input area mapping)Control command not processed
Output mailbox fullReply in input mailbox
Network state
2 Worte SteuerbitsRun-Bit 1n0.00 (CS1=20n0.00) muß auf EIN gesetzt werden !2 Worte Statusbits des Masters
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
IR n
Run
I/O communication inhibitInput mailbox clear
Issue control command
Clear_DataUnfreeze
FreezeUnsync
Sync
PRM21-Spezial-E/A-Steuerbits
59
Advanced Industrial Automation
Programmierbeispiel, Übung 7 Um ein Programmierbeispiel ausführen zu können nehmen wir eine beispielhafte Hardwarekonfiguration:
CS1G-CPU__ mit C200W-PRM21
PRT1-COM mit DT1-OD16-1 mit der Busadresse 2, SPS-Adresse 50
Dieses Programm zeigt den Sekundentakt am ersten Ausgang des GT1-OD16 am PRT1-COM mit der Stationsnummer 2. Für dieses Beispiel wurde die Baugruppennummer 9 am C200HW-PRM21 eingestellt.
60
Advanced Industrial Automation
Data Link Layer:Data Link Layer:– ISO/OSI ISO/OSI MModeodelll l SchichtSchicht 2, in PROFIBUS oft a 2, in PROFIBUS oft alls s diedie
Fieldbus Data Link (FDL)Fieldbus Data Link (FDL)- Schicht bezeichnet- Schicht bezeichnet
– Es Es defindefiniieertrt die Schnittstelle zwischen derdie Schnittstelle zwischen der PPhysihysikkalalischen ischen SchichtSchicht uund nd derder A Anwendungsschichtnwendungsschicht
– Es Es spespezzifiifiziertziert den Buszugriffden Buszugriff uund nd AArbitration, rbitration, TelegrammaufbauTelegrammaufbau, , TTiming, and iming, and DDatatensicherheitensicherheit
– AllAllee PROFIBUS PROFIBUS VVersionersionenen (FMS, DP (FMS, DP uund PA) nd PA) benutzen benutzen das gleiche Buszugriffsdas gleiche Buszugriffsprotoprotokkololll
Profibus-Kommunikations-Theorie
61
Advanced Industrial Automation
PROFIBUS definPROFIBUS definiieertrt zweizwei TTypeypenn vonvon GerätenGeräten::– MasterMaster-Geräte-Geräte:: Aktive Stationen mit Aktive Stationen mit
Buszugriffsrechte (für eine begrenzte Zeit)Buszugriffsrechte (für eine begrenzte Zeit)
Beispiele: SPS, PC, usw. Beispiele: SPS, PC, usw.
– SlaveSlave-Geräte-Geräte: Passive : Passive SStationtationenen, w, welcheelche nur auf eine nur auf eine Anfrage vom Master antworten. Sie haben keine Anfrage vom Master antworten. Sie haben keine Buszugriffsrechte.Buszugriffsrechte.
Beispiele: Dezentrale E/A, Antriebe, Sensoren, usw.Beispiele: Dezentrale E/A, Antriebe, Sensoren, usw.
Data Link Layer - Gerätetypen
62
Advanced Industrial Automation
PROFIBUS definPROFIBUS definiieertrt eineneinen hybrid hybridenen BBususzugriffzugriff::• Master Master benutzen einbenutzen ein Token Token PPassing assing ProtokollProtokoll
• SlaveSlavess werden durchwerden durch den Mden Master aster gepollt (ständig abgefragt)gepollt (ständig abgefragt)
• DasDas BBususzugriffszugriffsprotoprotokkoolll l erlaubt den Aufbau von einfachenerlaubt den Aufbau von einfachen MMaster-aster-SSlavelave- S- Systemystemenen, , MMaster-aster-MMasteraster-S-Systemystemenen o odeder r eine eine KKombination ombination von beidenvon beiden
• DasDas BBususzugriffsprotokoll bietet:zugriffsprotokoll bietet:
– Peer-to-Peer-to-PPeer eer KKommuniommunikkationation
– Broadcast/Broadcast/MMulticast ulticast KKommuniommunikkationation
Data Link Layer - Buszugriff
63
Advanced Industrial Automation
AAkktive Stationtive Stationenen, Master , Master
Passive StationPassive Stationenen (Slave (Slavess) ) werden gepolltwerden gepollt
PROFIBUS
PCPLC
Data Link Layer – logischer Token Ring
64
Advanced Industrial Automation
PROFIBUS PROFIBUS MMaster (1):aster (1):– BusBuszugriffsrechtezugriffsrechte werden weitergegeben durch werden weitergegeben durch TokenToken
– EinEin MMaster aster kkaannn n nur auf den Bus, wenn er den Tnur auf den Bus, wenn er den Tokenoken hat. hat.
– EinEin MMaster aster kkanannn den den Token Token nur für eine begrenzte Zeit nur für eine begrenzte Zeit behaltenbehalten, , diedie “Token “Token--HHaallte-Zeitte-Zeit” (T” (TTHTH))
– WeWennn n der Master den Buszugriff beendet hatder Master den Buszugriff beendet hat, mus, muss er s er den den Token Token an einenan einen an anderenderen MMasteraster weitergeben weitergeben
– Master/Slaves können jederzeit entfernt oder hinzugefügt Master/Slaves können jederzeit entfernt oder hinzugefügt werden. Das FDL-Protokoll rekonfiguriert den Token Ring werden. Das FDL-Protokoll rekonfiguriert den Token Ring automatisch.automatisch.
Data Link Layer - Token Passing
65
Advanced Industrial Automation
PROFIBUS PROFIBUS MMaster (2):aster (2):– Das Das TokenToken-P-Passingassing-Protokoll muss sicher stellen, dass der -Protokoll muss sicher stellen, dass der
Master genügend Zeit hat, um seinen Buszugriff zu beendenMaster genügend Zeit hat, um seinen Buszugriff zu beenden in in einemeinem MMulti-ulti-MMasteraster-- NNetetzzwweerkrk
– Im KonfiguratorIm Konfigurator wirdwird die sogenanntedie sogenannte “Target Token Rotation “Target Token Rotation Time” (TTime” (TTRTR)) bestimmt bestimmt
– Jeder MJeder Master aster berechnet seineberechnet seine Token Token--HHaallte-Zeit bei Erhalt des te-Zeit bei Erhalt des TokenTokens nach folgender Formels nach folgender Formel::
TTTHTH = T = TTRTR – T – TRRRR
TTTHTH = Token-Halte-Zeit = Token-Halte-Zeit
TTTRTR = Target Token Rotation Time = Target Token Rotation Time
TTRRRR = Real Token Rotation Time = Real Token Rotation Time
Data Link Layer - Token Passing
66
Advanced Industrial Automation
PROFIBUS PROFIBUS SSlavelavess::– Der MDer Master aster spricht den Sspricht den Slave lave mit einem Pmit einem Pollingolling--
MMechanismechanismus anus an
– Der Der SlaveSlavezugriff wird ausgeführt, wenn der Mzugriff wird ausgeführt, wenn der Masteraster die die Buszugriffsrechte besitztBuszugriffsrechte besitzt ( (dd..hh. . wenn er den wenn er den TokenToken hat hat))
– DerDer SSlave lave kkaannn n nur auf eine Anfrage vom Master antwortennur auf eine Anfrage vom Master antworten
– Die KDie Kommuniommunikkation ation mit einem Smit einem Slavelave ist sehr schnell und ist sehr schnell und einfacheinfach, , da alles innerhalb der begrenzten da alles innerhalb der begrenzten TTHRHR stattfinden stattfinden
mussmuss
Data Link Layer - Slave Polling
67
Advanced Industrial Automation
PROFIBUS PROFIBUS DDatatensicherheitselementeensicherheitselemente::• Hamming DistanHamming Distanzz = 4 (HD 4) = 4 (HD 4) Bis zu 3 Übertragungsfehler Bis zu 3 Übertragungsfehler
gleichzeitig können erkannt werdengleichzeitig können erkannt werden
• Spezielle Start- und Endezeichen:Spezielle Start- und Endezeichen:
– Start-Code (SD),Start-Code (SD),
– End-Code (ED),End-Code (ED),
– Longitudinal Redundancy Check (LRC) ByteLongitudinal Redundancy Check (LRC) Byte
• ((GeradesGerades) Parit) Paritätsätsbit prbit proo BByteyte
• SSynchroniynchronissationation durch Start- und Endzeichen durch Start- und Endzeichen
Data Link Layer - Datensicherheit
68
Advanced Industrial Automation
PROFIBUS PROFIBUS kkaannn n folgende Fehler erkennenfolgende Fehler erkennen::• Schicht 1Schicht 1::
– ZeichenrahmenZeichenrahmen - Fehler- Fehler,,
– Überlauf - FehlerÜberlauf - Fehler,,
– ParitParitätsäts - Fehler - Fehler
• ÜbertragungsfehlerÜbertragungsfehler::
– Unerwartete Start/Ende-Zeichen,Unerwartete Start/Ende-Zeichen,
– Telegrammrahmen Check-Bytes,Telegrammrahmen Check-Bytes,
– Ungültige Telegrammrahmenlänge,Ungültige Telegrammrahmenlänge,
– Ungültige AntwortzeitenUngültige Antwortzeiten
Data Link Layer - Übertragungsfehler
69
Advanced Industrial Automation
• Token Token - Fehler- Fehler::
– Verlorene Token,Verlorene Token,
– Doppelter Token,Doppelter Token,
– Falsche TokenübertragungFalsche Tokenübertragung
• Defekte Stationen
Kommunikations- Handling- Fehler:• Erkannte Fehler wurden vom Empfänger nicht korrigiert
• Ein fehlerhafte empfangenes Telegramm muss noch einmal gesendet werden
Data Link Layer - Fehlererkennung
70
Advanced Industrial Automation
PROFIBUS definiert vier Servicetypen:• SDA: Send Data mit Acknowledge
Daten werden zum Master/Slave gesendet, ein kurzes Acknowledge-Telegramm wird als Antwort gesendet
• SRD: Send und Request Data mit AcknowledgeDaten werden gesendet und empfangen in einem Meldungszyklus
• SDN: Send Data mit No Acknowledge
• CSRD: Cyclic Send und Request Data
Data Link Layer - Services
71
Advanced Industrial Automation
Service Funktion DP PA FMS
SDA Send Data with Acknowledge
SRD Send and Request Data with reply
SDN Send Data with No acknowledge
CSRD Cyclic Send and Request Data with reply
Benutzung der PROFIBUS Servicetypen:
Data Link Layer - Services
72
Advanced Industrial Automation
• AllgemeineAllgemeine PROFIBUS PROFIBUS TelegrammstrukturTelegrammstruktur::– EinEin SStarttartzeichenzeichen
– (Optional) (Optional) AAdressdatdressdatenen
– (Optional) (Optional) DDatatenen
– (Optional) (Optional) EEndndzeichenzeichen
• TelegrammrahmenTelegrammrahmen f füür PROFIBUS-FMS/DP r PROFIBUS-FMS/DP uund nd PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA sind etwas unterschiedlichsind etwas unterschiedlich
Data Link Layer - Telegrammstruktur
73
Advanced Industrial Automation
LELE LengthLength
LerLer Repeated LengthRepeated Length
SA SA Source AddressSource Address
SDSDnn Start Delimiter number Start Delimiter number nn
SSAP SSAP Source Service Access PointSource Service Access Point
FDL Status-Request- TelegrammFDL Status-Request- Telegramm
SD1 DA SA FC FCS EDSD1 DA SA FC FCS ED
Datentelegramm - variable DatenlängeDatentelegramm - variable Datenlänge
SD2 LE LEr SD2 DA SA FC DSAP SSAP DU FCS EDSD2 LE LEr SD2 DA SA FC DSAP SSAP DU FCS ED
Token MessageToken MessageSD4 DA SASD4 DA SA
Datentelegramm - feste Datenlänge (8 Bytes) Datentelegramm - feste Datenlänge (8 Bytes) SD3 DA SA FC DU FCS EDSD3 DA SA FC DU FCS ED
Data Link Layer - Telegrammaufbau
DADA Destination AddressDestination Address
DUDU Data UnitData Unit
DSAPDSAP Destination Service Access PointDestination Service Access Point
EDED End Delimiter (16 hex)End Delimiter (16 hex)
FCFC Function CodeFunction Code
FCSFCS Frame Check SequenceFrame Check Sequence
74
Advanced Industrial Automation
• Das Das StartStartzeichen bestimmt den Telegrammtzeichen bestimmt den Telegrammtypyp
• Frame Frame CControl ontrol CCode (ode (FFunction unction CCode) definode) definiertiert::– Acknowledge/Acknowledge/RResponse/Send/Request esponse/Send/Request - Telegramm- Telegramm
– Typ Typ derder SStation (tation (MMaster/aster/SSlave)lave)
– Reply/Reply/NNo-o-RReply, Acknowledge/No-eply, Acknowledge/No-AAcknowledgecknowledge
– High/Low High/Low PPrioritrioritätät der Dder Datatenübertragungenübertragung
• Service Access Point (SAP) definService Access Point (SAP) definiertiert: : – Typ Typ derder DDatatenen ( (FFunction) unction) die übertragen werdendie übertragen werden (DP) (DP)
– UnteradresseUnteradresse im Gerätim Gerät (FMS) (FMS)
– Interface Interface zu höherenzu höheren ISO/OSI ISO/OSI-Schichten-Schichten
Data Link Layer – Telegrammelemente FC/ SAP
75
Advanced Industrial Automation
TTSYNSYN = 33 Tbit = 33 Tbit
AnfrageAnfrage
AntwortAntwort
TTRDYRDY
max Tmax TSDRSDR
MasterMaster SlaveSlave
Zeit
Zeit
Request Request TelegrammTelegramm
Response Response TelegrammTelegramm
TTRDYRDY = Ready Time = Ready Time
TTSDRSDR = Station Response Time = Station Response Time
TTSYNSYN = Synchronization Time = Synchronization Time
min Tmin TSDRSDR
Data Link Layer - Telegramm Timing
76
Advanced Industrial Automation
Bedingungen: Bedingungen: PROFIBUS-DP Mono-Master- SystemPROFIBUS-DP Mono-Master- SystemJeder DP-Slave: 2 Byte Eingang und 2 Byte AusgangsdatenJeder DP-Slave: 2 Byte Eingang und 2 Byte AusgangsdatenMin. Slave_Interval =200 Min. Slave_Interval =200 sec, Tsec, Tsdisdi= 37 Bit-Zeiten, T= 37 Bit-Zeiten, Tsdrsdr = 11 Bit-Zeiten = 11 Bit-Zeiten
Profibus-DP Mono-Master System
02468
1012141618202224
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
# von DP-Slaves
Bu
szyk
lusz
eit
[mse
c]
12 Mbps
1.5 Mbps
500 kbps
PROFIBUS-DP - Buszykluszeiten
77
Advanced Industrial Automation
DP-Master Class 1 (DPM1)DP-Master Class 1 (DPM1)Zentrale Steuerung, die Daten mit den dezentralen E/A Zentrale Steuerung, die Daten mit den dezentralen E/A – Geräten (Slaves) austauscht– Geräten (Slaves) austauscht
Bestimmt die Baudrate und verwaltet den TokenBestimmt die Baudrate und verwaltet den Token
Theoretisch sind mehrere Master Class1 auf einem Bus Theoretisch sind mehrere Master Class1 auf einem Bus zugelassenzugelassen
DP-Master Class 2 (DPM2)DP-Master Class 2 (DPM2)Diagnose und Konfigurations-ToolDiagnose und Konfigurations-Tool
Nimmt immer nur mit einem Slave Verbindung aufNimmt immer nur mit einem Slave Verbindung auf
DP-Slave DP-Slave Passive Station, schickt Acknowledge-Telegramme Passive Station, schickt Acknowledge-Telegramme oder beantwortet Requestsoder beantwortet Requests
PROFIBUS-DP - Gerätetypen
78
Advanced Industrial Automation
Typisches Mono-Master- System:Typisches Mono-Master- System:
• 1 DP-Master (Class 1)1 DP-Master (Class 1)
• 1 bis max. 125 DP-Slaves1 bis max. 125 DP-Slaves
• DP-Master (Class 2) - optionalDP-Master (Class 2) - optional
Dezentrale Ein- und AusgängeDezentrale Ein- und Ausgänge
DP - SlavesDP - Slaves
PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP
DP-Master (Class 1)DP-Master (Class 1)
SPSSPS
PROFIBUS-DP - Mono-Master Systeme
79
Advanced Industrial Automation
Typisches Multi-Master- System:Typisches Multi-Master- System:• Mehrere Master (Class 1 oder 2)Mehrere Master (Class 1 oder 2)• Max. 126 Geräte am gleichen Bus (max. 124 Slaves) Max. 126 Geräte am gleichen Bus (max. 124 Slaves)
DP-Master (Class 2)DP-Master (Class 2)
DP-Master(Class 1)
DP-Master(Class 1)
Dezentrale Ein- und AusgängeDezentrale Ein- und Ausgänge Dezentrale Ein- und AusgängeDezentrale Ein- und Ausgänge
PLCPLC
PROFIBUS - DPPROFIBUS - DP
PCPC
CNCCNC
DP - SlavesDP - Slaves
PROFIBUS-DP - Multi-Master- System
80
Advanced Industrial Automation
• Jedes Gerät bekommt eine eigene Adresse auf dem BusJedes Gerät bekommt eine eigene Adresse auf dem Bus• Jeder Gerätetyp, Slave und Master (Class 1), haben eine Jeder Gerätetyp, Slave und Master (Class 1), haben eine
individuelle Identnummerindividuelle Identnummer• Beides wird vom DP-Master benutzt, um ein Gerät zu Beides wird vom DP-Master benutzt, um ein Gerät zu
identifizierenidentifizieren
• Identnummern - Wertebereich 0 ... FFFF (hex)Identnummern - Wertebereich 0 ... FFFF (hex)
• Identnummern werden von der PNO (Deutschland) oder Identnummern werden von der PNO (Deutschland) oder PTO (USA) vergebenPTO (USA) vergeben
Beispiele:Beispiele: OMRONOMRON-PRM21: 1656 (hex)-PRM21: 1656 (hex)OMRONOMRON-PRT1COM: 047D (hex)-PRT1COM: 047D (hex)
PROFIBUS-DP - Geräte Adressierung
81
Advanced Industrial Automation
Syn = Synchronization TimeSD2 = Start Delimiter 2LE = LengthLEr = repeated Length
DU = Data UnitFCS = Frame Check SequenceED = End Delimiter
DA = Destination AddressSA = Source AddressFC = Function Code
Telegramme
SRD-Request, variable Länge der Nutzdaten
SRD-Response, variable Länge der Nutzdaten
DP
-Mas
ter
DP
-Sla
ve
SYN SD2 LE SD2 DA SA FC DU FCS EDLEr
SD2 LE LEr DA SA FC DU FCS EDSD2
Request Telegramm
Trailer Output-Data Header
Response Telegramm DP
-Sla
ve
imm
edia
tere
spo
nse
DP
-Sla
ve
DP
-Mas
ter
Header Input-Data Trailer
PROFIBUS-DP - Datenaustausch
82
Advanced Industrial Automation
(x) (x) Extended PROFIBUS-DP-Funktionen (PROFIBUS-DP/V1) Extended PROFIBUS-DP-Funktionen (PROFIBUS-DP/V1)
DPM1DPM1DP-SlavesDP-Slaves
DPM2DPM2DP-SlavesDP-Slaves
DPM1DPM1DPM2DPM2
Parameterierung / KonfigurationParameterierung / Konfiguration --
Übertragung von Slave- DiagnosedatenÜbertragung von Slave- Diagnosedaten --
Übertragung von Master- DiagnosedatenÜbertragung von Master- Diagnosedaten -- --
Zyklischer DatenaustauschZyklischer Datenaustausch --
Sync + Freeze SteuerkommandsSync + Freeze Steuerkommands --
Slave- Adress-Einstellung ändernSlave- Adress-Einstellung ändern -- --
Azyklisches Lesen von Ein- / AusgangsabbildernAzyklisches Lesen von Ein- / Ausgangsabbildern -- --
Azyklisches Lesen /Schreiben irgend welcher DatenAzyklisches Lesen /Schreiben irgend welcher Daten (X)(X) --
Alarm- Handling- FunktionenAlarm- Handling- Funktionen (X)(X) --
Upload/Download von Master-Parameter-TabellenUpload/Download von Master-Parameter-Tabellen -- --
(X)(X)
(X)(X)
PROFIBUS-DP – Übersicht der Funktionen
83
Advanced Industrial Automation
Master (Class 1)Master (Class 1) Master (Class 2)Master (Class 2)
Get_Master_DiagGet_Master_Diag
Start_SeqStart_SeqDownloadDownloadUploadUploadEnd_SeqEnd_SeqAct_Para_BrctAct_Para_BrctAct_ParamAct_Param
Data_ExchangeData_ExchangeRD_IndRD_IndRD_OutpRD_OutpSlave_DiagSlave_DiagSet_PrmSet_PrmChk_CfgChk_CfgGet_CfgGet_CfgGlobal_ControlGlobal_ControlSet_Slave_Add (optSet_Slave_Add (opt))
Data_ExchangeData_ExchangeRD_InpRD_InpRD_OutpRD_OutpSlave_DiagSlave_DiagSet_PrmSet_PrmChk_CfgChk_CfgGet_CfgGet_CfgGlobal_ControlGlobal_ControlSet_Slave_AddSet_Slave_Add
PC/VME
SPS
SlaveSlave
Data_ExchangeData_ExchangeSlave_DiagSlave_DiagSet_PrmSet_PrmChk_CfgChk_CfgGlobal_ControlGlobal_Control
PROFIBUS-DP – Übersicht der Funktionen
84
Advanced Industrial Automation
PROFIBUS-DP Service Access Points:PROFIBUS-DP Service Access Points:• Standard-SAP:Standard-SAP:NutzdatenaustauschNutzdatenaustausch• SAP 54:SAP 54: Master - Master FunktionenMaster - Master Funktionen• SAP 55: SAP 55: Set / Change Slave AddressSet / Change Slave Address• SAP 56: SAP 56: Read InputsRead Inputs• SAP 57: SAP 57: Read OutputsRead Outputs• SAP 58: SAP 58: Control CommandsControl Commands• SAP 59: SAP 59: Read Configuration DataRead Configuration Data• SAP 60: SAP 60: Read Diagnostic DataRead Diagnostic Data• SAP 61: SAP 61: Set Parameterization DataSet Parameterization Data• SAP 62: SAP 62: Check Configuration DataCheck Configuration Data
PROFIBUS-DP - SAP
85
Advanced Industrial Automation
Datentransfer zwischen Master und Slaves:Datentransfer zwischen Master und Slaves:• Es gibt drei Phasen:Es gibt drei Phasen:
– Parameterierung des SlavesParameterierung des Slaves
– Konfigurationsüberprüfung des SlavesKonfigurationsüberprüfung des Slaves
– Datenaustausch mit den SlavesDatenaustausch mit den Slaves
• Parameterierung und Konfigurationsüberprüfung Parameterierung und Konfigurationsüberprüfung müssen abgeschlossen sein, bevor der Datenaustausch müssen abgeschlossen sein, bevor der Datenaustausch beginnen kann.beginnen kann.
• In allen drei Phasen können zusätzliche Diagnose- und In allen drei Phasen können zusätzliche Diagnose- und Steuerkommandos übertragen werden. Steuerkommandos übertragen werden.
PROFIBUS-DP - Master-Slave
86
Advanced Industrial Automation
Set_Slave_AddSet_Slave_AddSlave_DiagSlave_Diag
Power_onPower_on
Wait_PRMWait_PRM
Wait_CFGWait_CFG
Data_EXCHData_EXCH
Chk_Cfg, not okChk_Cfg, not okSet_Prm, not okSet_Prm, not ok
Slave_DiagSlave_DiagGet_CfgGet_Cfg
Slave_DiagSlave_DiagSet_PrmSet_PrmGet_CfgGet_Cfg
Set_Prm, OKSet_Prm, OK
Chk_Cfg, OKChk_Cfg, OK
Kann überprüft werden Kann überprüft werden durch Diagnostic Requestdurch Diagnostic Request
PROFIBUS-DP - Slave Zustandsdiagramm
87
Advanced Industrial Automation
Set_Prm (SAP 61)-Telegramm zu einem DP-Slave:Set_Prm (SAP 61)-Telegramm zu einem DP-Slave:• Slave-Einstellung Überwachungs-Timers (watch dog)Slave-Einstellung Überwachungs-Timers (watch dog)
• Definition der Station Delay Time (TDefinition der Station Delay Time (TSDRSDR))
• Unterstützung des Freeze/Sync-ModusUnterstützung des Freeze/Sync-Modus
• DP-Slave ist ‘locked/unlocked’ für andere MasterDP-Slave ist ‘locked/unlocked’ für andere Master
• Definition einer GruppeDefinition einer Gruppe
• Angabe der Adresse des zugehörigen MastersAngabe der Adresse des zugehörigen Masters
PROFIBUS-DP - Parameterierungskommando
88
Advanced Industrial Automation
Chk_Cfg (SAP 62)-Telegramm zu einem DP-Slave:Chk_Cfg (SAP 62)-Telegramm zu einem DP-Slave:• Die Konfiguration definiert die Eingangs/Ausgangsdaten, Die Konfiguration definiert die Eingangs/Ausgangsdaten,
die beim Datenaustausch übertragen werden sollen.die beim Datenaustausch übertragen werden sollen.
• Die Konfiguration kann in Teilen von 16 Bytes/ Worten Die Konfiguration kann in Teilen von 16 Bytes/ Worten
aufgeteilt werdenaufgeteilt werden
• Definition der konsistenten(zusammegehörigen) E/A-Daten Definition der konsistenten(zusammegehörigen) E/A-Daten
(z.B. doppeltgenauer Positionswert mit 4 Byte Länge)(z.B. doppeltgenauer Positionswert mit 4 Byte Länge)
• Definition zusätzlicher, herstellerspezifischer DatenDefinition zusätzlicher, herstellerspezifischer Daten
PROFIBUS-DP - Konfigurationskommando
89
Advanced Industrial Automation
Global_control (SAP 58)-Telegramm zum DP-Slave:Global_control (SAP 58)-Telegramm zum DP-Slave:• Global-Control-Messages kann an einen, alle oder an eine Global-Control-Messages kann an einen, alle oder an eine
vordefinierte Gruppe von DP-Slaves gesendet werden.vordefinierte Gruppe von DP-Slaves gesendet werden.
• Die Global-Control-Messages benutzt Slaveadresse 127.Die Global-Control-Messages benutzt Slaveadresse 127.
• Die Global-Control-Messages wird benutzt für:Die Global-Control-Messages wird benutzt für:
– Synchronisation der Eingänge: Freeze-ModeSynchronisation der Eingänge: Freeze-Mode
– Synchronisation der Ausgänge: Sync-ModeSynchronisation der Ausgänge: Sync-Mode
– Rücksetzen aller Ausgänge zum sicheren Zustand im Rücksetzen aller Ausgänge zum sicheren Zustand im
Fehlerfall: Clear-ModeFehlerfall: Clear-Mode
PROFIBUS-DP - Steuerkommandos
90
Advanced Industrial Automation
Diagnose (SAP 60)-Telegramm von einem DP-Slave:Diagnose (SAP 60)-Telegramm von einem DP-Slave:• Diagnose-Telegramme werden vom Slave auf Anfrage des Diagnose-Telegramme werden vom Slave auf Anfrage des
DP-Masters gesendet.DP-Masters gesendet.
• Mit Hilfe des Diagnose-Telegramms können Fehler-Mit Hilfe des Diagnose-Telegramms können Fehler-
Informationen ausgelesen werden.Informationen ausgelesen werden.
• Diagnose-Telegramme beinhalten:Diagnose-Telegramme beinhalten:
– Diagnosedaten bezüglich des gesamten GerätesDiagnosedaten bezüglich des gesamten Gerätes
– Diagnosedaten bezüglich der einzelnen Module Diagnosedaten bezüglich der einzelnen Module
– Diagnosedaten bezüglich einzelner KanäleDiagnosedaten bezüglich einzelner Kanäle
PROFIBUS-DP - Diagnosekommando
91
Advanced Industrial Automation
Die Leistungsstufe DP-V1
• Azyklischen Datenverkehr für Parametrierung, Bedienung, Beobachtung und Alarmbehandlung intelligenter Feldgeräte, parallel zum zyklischen Nutzdatenverkehr.
• Online-Zugriff auf Busteilnehmer über Engineering Tools.
• Drei zusätzliche Alarmtypen: Statusalarm, Update- Alarm und einen herstellerspezifischen Alarm.
PROFIBUS-DP - Erweiterungen
92
Advanced Industrial Automation
Beispiel eines (a-zyklischen) Read-ServicesBeispiel eines (a-zyklischen) Read-Services
Anfrage-TelegrammAnfrage-Telegramm
DP
- M
AS
TE
RD
P -
MA
ST
ER
DP
- S
LA
VE
zyklischer Datenaustausch bis zyklischer Datenaustausch bis angefragte Daten verfügbar sind angefragte Daten verfügbar sind
LengthLengthIndexIndexSlot Slot numbernumber
FunctionFunctionnumbernumber
Antwort-TelegrammAntwort-Telegramm
LengthLengthIndexIndexSlot Slot numbernumber
FunctionFunctionnumbernumber DataData
PROFIBUS-DPV1
93
Advanced Industrial Automation
• Für die Anforderungen der Antriebstechnik, als Antriebsbus zur Steuerung schneller Bewegungsabläufe
• Isochroner Slavebetrieb und
• Slave-Datenquerverkehr (DXB)
PROFIBUS-Erweiterung- DPV2
94
Advanced Industrial Automation
Adressierung der E/A kann modular aufgebaut seinAdressierung der E/A kann modular aufgebaut sein
Base Module Module 1
8 DO
Module 2
16 DO
Module 3
8 DI
Module 4
1 AI
Ind
exIn
dex
Slot- NummerSlot- Nummer1 Byte Output1 Byte Output 2 Byte Output2 Byte OutputModule 1Module 1 Module 2Module 2
1 Byte Input1 Byte Input 4 Byte Input4 Byte InputModule 3Module 3 Module 4Module 4
Anfrage:Anfrage:
Antwort:Antwort:
PROFIBUS-DP Adressierungsmodell
95
Advanced Industrial Automation
• Jedes PROFIBUS-DP - Geräte ist in einer GSD-Datei Jedes PROFIBUS-DP - Geräte ist in einer GSD-Datei beschrieben, ein elektronisches Datenblatt des Geräts.beschrieben, ein elektronisches Datenblatt des Geräts.
• Jeder Gerätehersteller erstellt sein individuelle GSD-Jeder Gerätehersteller erstellt sein individuelle GSD-Datei.Datei.
• Eine GSD-Datei enthält gerätespezifische Parameter:Eine GSD-Datei enthält gerätespezifische Parameter:
– Unterstützte BaudratenUnterstützte Baudraten
– Unterstütze TelegrammlängenUnterstütze Telegrammlängen
– Umfang der Ein-/AusgangsdatenUmfang der Ein-/Ausgangsdaten
– Bedeutung der Diagnose-TelegrammeBedeutung der Diagnose-Telegramme
– Verfügbare Optionen für modulare GeräteVerfügbare Optionen für modulare Geräte
PROFIBUS-DP – GSD-Datei
96
Advanced Industrial Automation
M = Mandatory, O = optionalM = Mandatory, O = optional
PROFIBUS-DP – GSD-Datei- Beispiel#Profibus_DP (M):<PRM-Text_Def_List> (O)PrmText =……..EndPrmTExt
;<Ext-User_Prm_Data_Def_List>
(O)
ExtUserPrmData =……….EndExtUserPrmData
;<Unit_Definition_List> (M)GSD_Revision=1Vendor_Name=……..…….
;Slave specific data (M)Freeze_mode_supported=……..……;User_Prm_data…….;Unit_diagnostic……..
;<Module_Definition_List (M)Module =…….EndModule
Parameter Text (O)Parameter Text (O)
Ext. User Parameter-Daten (O)Ext. User Parameter-Daten (O)
Allgemeine Daten (M)Allgemeine Daten (M)
Allg. Slave-Daten (M)Allg. Slave-Daten (M)
Gerätespezifische Slave-Daten (O)Gerätespezifische Slave-Daten (O)
E/A-Definition (M)E/A-Definition (M)
97
Advanced Industrial Automation
PA-ProfilesFMSDeviceProfiles
IEC Interface*
FMS
IEC 1158-2
User
Lay
er
(3)-(6)
Application(7)
Data Link(2)
Physical(1)
not used
PADP
DP-Eerweiterung
Fieldbus Data Link (FDL)
Fieldbus MessageSpecification (FMS)
DP-Profiles
RS-485 / Fibre Optic
DP Basic Functions
PROFIBUS Profile
98
Advanced Industrial Automation
• ProfileProfile sind Vorschriften für die Anwenderdaten sind Vorschriften für die Anwenderdaten
• Profile definProfile definiieeren die Eigenschaften und Verhalten der ren die Eigenschaften und Verhalten der GeräteGeräte
• Profile sorgen dafür, dass auch kompliziertere Geräte Profile sorgen dafür, dass auch kompliziertere Geräte verschiedener Hersteller wirklich einfach austauschbar verschiedener Hersteller wirklich einfach austauschbar werdenwerden
• Profile definProfile definierenieren welche der optionalen Kwelche der optionalen Kommuniommunikkationations-s-funfunkktion tion tatsächlich benutzt werdentatsächlich benutzt werden
• Profile definProfile definiieerenren die Grundeinstellung der Gerätepdie Grundeinstellung der Geräteparameterarameter
PROFIBUS Profile
99
Advanced Industrial Automation
• Roboter/Roboter/NCNC
• EnEnccoderoder
• Antriebe (Umrichter = Antriebe (Umrichter = ProfiDRIVE)ProfiDRIVE)
• Bedien-Bedien- uund nd AnzeigegeräteAnzeigegeräte
• Hydraulische AntriebeHydraulische Antriebe
• Geräte zur HalbleiterherstellungGeräte zur Halbleiterherstellung
• NiederspannungsschaltgeräteNiederspannungsschaltgeräte
• Dosier- und WägesystemeDosier- und Wägesysteme
• IdentsystemeIdentsysteme
• FlüssigkeitspumpenFlüssigkeitspumpen
PROFIBUS-DP- Profile
100
Advanced Industrial Automation
• PROFIBUS-DP PROFIBUS-DP FeldbuskpplerFeldbuskppler f füür r MMultiulti-Remote-E-Remote-E//AA
• BBaudrateaudratenn bis zu bis zu 12 Mbaud12 Mbaud
• Sync/FreezeSync/Freeze-F-Fununkktionalittionalität wird unterstütztät wird unterstützt
• Max. 128 Max. 128 BByteyte Eingänge Eingänge uund/ond/odeder r AusgangsAusgangsdatdatenen
• BusBuszzyykkllusus uund nd EE//A-RA-Refreshefreshzzyykkllusus kkanannn synchroni synchronisiert siert werdenwerden
PRT1-COM PROFIBUS-DP Slave
101
Advanced Industrial Automation
• PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP-- SSlave flave füür C200H-r C200H- und CS1- SPS und CS1- SPS
• BBaudrateaudratenn bis zu bis zu 12 Mbaud12 Mbaud
• Sync/FreezeSync/Freeze-F-Fununkktionalittionalität wird unterstütztät wird unterstützt
• InsgesamtInsgesamt 2 2 bisbis 400 400 BByte yte DDataten austauschbaren austauschbar
• Die SPS-Speicherbereiche können im Rahmen Die SPS-Speicherbereiche können im Rahmen der C200HE- Speichergrößen zugeordnet der C200HE- Speichergrößen zugeordnet werdenwerden
C200H-PRT21 PROFIBUS-DP Slave
102
Advanced Industrial Automation
CQM1-PRT21
• Produktvorstellung
• Merkmale
• Funktionen
• Tips & Tricks
103
Advanced Industrial Automation
CQM1-PRT21 PackungsinhaltBaugruppe
Kein PROFIBUS-DP SteckerInstruction Sheet
Kein Handbuch.
Diskette enthält GSD+Bitmap-Datei, pdf-Datei des Instr.Sheet.
104
Advanced Industrial Automation
CQM1-PRT21 Merkmale
• CQM1- E/A- Baugruppe– Für jede CQM1(H)- CPU. – Für die CQM1-CPU, sieht es aus wie eine ‘einfache’ E/A
Baugruppe.– kann 4, 8, 12 oder 16 Worte belegen (# in = # out).
• PROFIBUS-DP - Slave– Für den PROFIBUS-DP - Master, ist es eine ‘modulare’ Slave-
Station.– Konfiguration kann 2, 4, 6 oder 8 Worte E/A sein.– Zyklischer Datenaustausch + Sync/Freeze unterstützt.
105
Advanced Industrial Automation
CQM1-PRT21 Eingänge und Ausgänge...
• Die CQM1-PRT21 ist ein Slave für 2 Master:– CQM1 CPU, durch den E/A-Bus.
– PROFIBUS-DP Master, über den PROFIBUS.
CQM1CPU
P-DP Master
OUT
IN OUT
INI/Obus
ASIC
PROFIBUSASIC
CQM1-PRT21
106
Advanced Industrial Automation
CQM1- Funktionensablauf
• Nach den Einschalten, erkennt die CPU die Anzahl der E/A-Worte, die auszutauschen sind.
• Wenn der E/A-Bus aktiv ist, werden nur E/A Daten mit der Baugruppe ausgetauscht.– Ausgangsdaten von der CPU zur Baugruppe, zur
Übertragung an den PROFIBUS- Master.– Daten vom PROFIBUS- Master wird als Eingangsdaten in
die CPU eingelesen (0000 wenn keine Daten ausgetauscht werden).
107
Advanced Industrial Automation
CQM1-PRT21-PROFIBUS-Merkmale
• DP-Slave konform EN 50170.• 2, 4, 6, oder 8 E/A-Worte, aber nur 1 Wort Konsistenz.• Stationsadresse nur 00-99 wählbar (nicht bis 126).
– 00 normalerweise reserviert für Class 2 - Master.
• Autobaudraten-Erkennung (9k6 - 12M).
• SYNC / FREEZE unterstützt.• Fail-safe unterstützt.
– Master kann leere Telegramme im CLEAR-Mode senden.
108
Advanced Industrial Automation
CQM1-PRT21 Seitenansicht
SteckbrückeFabriktest
DIP-SchalterE/A-Größe +Datenformat
+ Beschreibung
109
Advanced Industrial Automation
Byte-Reihenfolge: Motorola / Intel
• Wort- Daten auf dem PROFIBUS-DP:– High Byte zuerst (big-endian) Motorola-Format.
• Byte- Daten auf dem PROFIBUS-DP:– nacheinander, ‘niedriges’ Byte zuerst.
• Alle E/A der CQM1-PRT21 ist als Wortdaten definiert.– Einige SPS anderer Hersteller benutzen byteorientierten
Speicher, oder speichern Wortdaten im Intelformat. Wortdaten von der CQM1 sind dann ‘verdreht’.
• Setzen Sie SW3 auf ON um High- und Lowbyte zwischen CQM1 und PROFIBUS zu vertauschen. – Gültig für alle E/A-Worte der CQM1-PRT21.
110
Advanced Industrial Automation
CQM1-PRT21 Fabriktest-Modus
• Bei der Produktion in Holland verwendet.• Aktivierbar durch Steckbrücke• Alle DIP-Schalter werden ignoriert!
Stationsadress = 04, E/A = 8 In + 8 Out, Motorola Mode• Test durch ein Kommando + Antwort via IR Worte.• PROFIBUS-DP Loopback.
CQM1CPU
P-DP Master
OUT
IN OUT
IN
CQM1-PRT21
CMD
TEST
RSP
111
Advanced Industrial Automation
CQM1-PRT21 Frontansicht
8 Status LEDs
PROFIBUS-DP Adresse 00-99(2 Drehschalter)
Kommunikations-Statusausgang(Relaiskontakt)
PROFIBUS-DP- Stecker(Standard 9-polig D-Sub)
112
Advanced Industrial Automation
CQM1-PRT21 LED-Anzeigen
RUN AN = E/A-Bus OK.Blinkt= Initialisierung.AUS = Fataler Fehler / Kein Strom.
ERRAN = Fataler Fehler am E/A-Bus
Baugruppen-Status PROFIBUS-DP Status
COMM AN = E/A-Datenaustausch mit MasterAUS = Kein E/A-Datenaustausch
BFAN = Kein Kommunikation.Blinkt= Fehler in Konfiguration.AUS = Konfiguration OK.
Detaillierter PROFIBUS-DP - Status Gültig wenn COMM = AN‘normalerweise’ alle AUS.
113
Advanced Industrial Automation
Profibus-Einstellung - WD OFF
WD OFF Wenn diese LED leuchtet, hat der PROFIBUS Master den KommuniKations- Watchdog-Timer deaktiviert.
Der Slave wird die zuletzt erhaltenen Daten des Masters ‘einfrieren’. Sie bleiben erhalten, auch wenn die Verbindung zum Master unterbrochen wurde.
114
Advanced Industrial Automation
Profibus-Einstellung - CLEAR
CLEAR Wenn diese LED leuchtet, hat der Slave ein Global-Control- Command CLEAR vom Master bekommen. Die Ausgänge (Eingänge der SPS) werden auf 0 gesetzt. GCC_Clear ist ein Broadcast- oder Multicast- Kommando, dass der DP-Master benutzt, um alle Ausgänge gleichzeitig auf 0 zu setzen.Beispiel: Auto Clear ModeWenn irgend ein Slave defekt ist, sendet der Master GCC_Clear an alle Slaves und stopppt den Datenaustausch.
115
Advanced Industrial Automation
Profibus-Einstellung - SYNC
SYNC Wenn diese LED leuchtet, hat der Slave ein Global-Control- Command SYNC vom Master bekommen. Die Ausgänge (Eingänge der SPS) werden nicht aufgefrischt, bis das nächste SYNC- Kommando vom Master kommt. Der Slave bleibt im SYNC- Modus bis der Master UNSYNC sendet, oder das System neu gestartet wird. Beispiel: Ein SYNC-Kommando an Gruppe 1 beeinflußt die CQM1-PRT21, ein SYNC an Gruppe 2 nicht.
116
Advanced Industrial Automation
Profibus-Einstellung - FREEZE FREEZE
Wenn diese LED leuchtet, hat der Slave ein Global-Control- Command FREEZE vom Master bekommen.
Die Eingänge (Ausgänge der SPS) werden nicht aufgefrischt, bis das nächste FREEZE - Kommando vom Master kommt.
Der Slave bleibt im FREEZE- Modus bis der Master UNFREEZE sendet, oder das System neu gestartet wird. Master
(In data)
Slave(CQM1-PRT21)
CQM1(Out data) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C
E/ARefresh
DP Daten-austausch
CQM1 E/A BUS
PROFIBUS-DP
2 5 7 9 C
FR
EE
ZE
2 2 2 9 C
U
NF
RE
EZ
E
FR
EE
ZE
2 2 2 9 9
FR
EE
ZE
117
Advanced Industrial Automation
CQM1-PRT21 Status information
• Die Baugruppe kennt nicht den Betriebszustand der CPU.– Es kann nur die Aktivität auf dem E/A-Bus überprüft werden,
bei Busausfall (Watchdog), hört die Baugruppe auf Daten zu übertragen.
• Die CPU kann nicht erkennen, ob der PROFIBUS-Datenaustausch aktiv ist.– Ohne Datenaustausch, sind die Eingänge der SPS 0000.– Bitte das Kommunikation-Status-Relais verwenden.
z.B. 24 V zu einem CPU-Eingang (8 ms Filter !)
118
Advanced Industrial Automation
CQM1-PRT21 COMM-Status-RelaisMaster Slave
Slv_Diag Nicht bereit COMMBF
Ident Code, WD_Faktoren,Gruppen ID, Parameter
ACK COMMBF
Set_Prm
# E/A-Wort-Konsistenz ACK
COMMBF
Chk_Cfg
BereitMaster ist ...WD ist aktiv
COMMBF
Slv_Diag
AusgangsdatenEingangsdaten
COMMBF
Data_Exch
COMM Relais AN(bis Watchdog)
< 10 msData_Exch
BF blinkt falls zurück-gewiesen
119
Advanced Industrial Automation
CQM1-PRT21 KonfigurationWählen Sie das Modul, dass der Einstellung entspricht
Erlaubte Parameter (Byte 0)0x00 = Kein Fail-Safe
WD_base = 10 ms0x40 = Fail-Safe unterstützt
Master kann leere Telegramme nach
CLEAR senden
0x04 = Watchdog Base 1 ms Erlaubt dem
Master den Watchdog 10 ms
zu setzen
0x44 = Beides kombiniert
120
Advanced Industrial Automation
CQM1-PRT21 Datenkonsistenz
• CQM1 CPU führt den E/A-Refresh Wort für Wort durch
• Die E/A-Baugruppe erkennt nicht, wann der Refresh durchgeführt wird.
• SPS- und PROFIBUS-Zyklus sind unabhängig voneinander.
• Die Konsistenz der Daten ist nicht garantiert.– Datenworte, die in einem PROFIBUS-Telegramm gesendet werden könnten
nicht alle im gleichen SPS-Zyklus zur Verfügung stehen.
– Datenworte, die in einem SPS-Zyklus erzeugt werden könnten nicht alle im gleichen PROFIBUS-Telegramm gesendet werden.
• Wichtig für:– Übertragung von Daten > 16 Bit, z.B. Zähler- oder Positionswerte.
– Indirekte Adressierung; Übertragung von Adresse+Daten.
121
Advanced Industrial Automation
Datenkonsistenz : Vorkehrungen (1)
• Beispiel: 32 Bit- Zählerwert ändert sich von 0236 FFFD nach 0237 0002
IR100
IR101
FFFD
0236
IR350
IR351
FFFD
0236
Slave Master
IR100
IR101
0002
0236
IR351
IR351
0002
0237
2tes Wort nochnicht aufgefrischt:Falscher Zähler- wert 0236 0002 !
IR100
IR101
0004
0237
IR351
IR351
0004
0237
122
Advanced Industrial Automation
Datenkonsistenz : Vorkehrungen (2)– Hinzufügen einer Cheksumme, z.B. XORW der Datenworte:
IR100
IR101
FFFD
0236
MasterSlave
IR102 FDCB
FFFD
0236
FDCB
IR350
IR351
IR352
Überprüfung, ob XORW(IR350, IR351) = IR352 bevor der Zählerwert weiter verarbeitet wird.
OK
IR100
IR101
0002
0237
IR102 0235
0002
0236
FDCB
IR350
IR351
IR352
NG
123
Advanced Industrial Automation
Datenkonsistenz : Vorkehrungen (3)
• Indirekte Adressierung der Slave-SPS durch den Master– z.B. schreibe 1234 nach DM0200, dann 5678 nach DM0201
IR050
IR051
0200
1234
IR001
IR002DM0001
IR001
MOV
*DM0001
IR002
MOV
0200
1234
Master Slave
IR050
IR051
0201
1234
IR001
IR002
0201
5678
2tes Wort noch nicht aufgefrischt:Falsche Daten 1234 in DM0201 geschrieben
124
Advanced Industrial Automation
Datenkonsistenz : Vorkehrungen (4)• Indirekte Adressierung der Slave-SPS durch den Master
– Hinzufügen einer Cheksumme, z.B. XORW der Adresse + Daten:
IR050
IR051
0200
1234
Master Slave
IR052 1034
0200
1234
1034
IR001
IR002
IR003
IR050
IR051
0201
5678
IR052 5479
0201
1234
1034
IR001
IR002
IR003
Überprüfung, ob XORW(IR001, IR002) = IR003 bevor die Daten in die indirekte Adresse übertragen werden
125
Advanced Industrial Automation
Baudrate automatisch: 9600 bis 12 Mbaud16 Worte mit direkten Daten vom Umrichter
100
101
Adresse
PWR
COM
ERR
WD
A
BProfibuskabelSchirm
Profibus-DP am Umrichter 3G3FV
126
Advanced Industrial Automation
Menue / Initialize / Access Level /Advanced LevelProgramming b1-01=3 und b1-02=3
Parameter
Name Description
b1-01 Frequency Reference 0: Digital Operator, 1: Terminal
2: Serial Communication, 3: Option
3 = The Frequency Ref. Comes from SI-Poption card.
b1-02 Operation Method 0: Digital Operator, 1: Terminal
2: Serial Communication, 3: Option
3 = The Run command comes from SI-Poption card.
F9-06 BUS Stop Method 0: Rump to stop according to C1-02 setting
1: Coast to Stop
2: Rump to stop according to C1-09 setting
(fast stop)
3: Operation continues, alarm only
Einstellungen am 3G3FV
127
Advanced Industrial Automation
Ausgangsbits: Eingangsbits (Flags):
Bit No Description0 Running1 Zero Speed2 Reverse Running3 Reset Command Receiving4 Speed Agree5 Inverter Ready6 Minor Fault7 Major Fault8 OPE Error9 During Momentary Power Ride-through
10 Local / Remote11 Terminal 9-10 Output12 Terminal 25 Output13 Terminal 26 Output14 Motor Selection15 Zero Servo Completion (FVC only)
Bit No Description0 Forward Run1 Reverse Run2 Terminal 3 function3 Terminal 4 function4 Terminal 5 function5 Terminal 6 function6 Terminal 7 function7 Terminal 8 function8 External Fault9 Fault Reset
10 Not used11 Not used12 Not used13 Not used14 Not used15 Not used
Profibus-Daten vom 3G3FV
128
Advanced Industrial Automation
Ausgangsdaten:
Word Function Format Descriptionn+0 Operation Command 16 bit Steuerbits
n+1 Speed Command 16 bit Hex Setting unit depends on O1-03
n+2 Torque Reference (Limit) 16 bit Hex FVC mode only 1/0.1%
n+3 Torque Compensation 16 bit Hex FVC mode only 1/1.0%
n+4 Not used
n+5 AO Ch1 (Terminal 21)Output
16 bit Hex -726 (-11V) to 726 (11V)Effective when H4-01 = “1F”
n+6 AO Ch1 (Terminal 23)Output
16 bit Hex -726 (-11V) to 726 (11V)Effective when H4-04 = “1F”
n+7 DO Output 16 bit bit 0-7 = “0”bit 8 = Terminal 9-10; Effective when H2-01 = “F”bit 9 = Terminal 25-27; Effective when H2-02= “F”bit 10 = Terminal 26-37; Effective when H2-03= “F”bit 11-15 = “0”
n+8 ton+15
MODBUS command area
Profibus-Daten vom 3G3FV
129
Advanced Industrial Automation
Eingangsdaten:
Word Function Format Descriptionm+0 Inverter Status 16 bit Statusbits
m+1 Speed Feedback 16 bit Hex Data unit depends on O1-03
m+2 Torque Reference 16 bit Hex FVC mode only 1/0.1%
m+3 Speed Detection PG Count 16 bit Hex With PG only ; Data unit depends on O1-03
m+4 Speed Reference 16 bit Hex Data unit depends on O1-03
m+5 Output Frequency 16 bit Hex Data unit depends on O1-03
m+6 Output Current 16 bit Hex 0.4 - 7.5 kW 1/0.01 A> 11 kW 1/0.1 A
m+7 AI Ch2 (Terminal 14) Input 16 bit Hex 1/0.1%
m+8 tom+15
MODBUS response area
Profibus-Daten vom 3G3FV
130
Advanced Industrial Automation
Prinzip Multimaster Master-SlaveZugriffsprinzip Bitweise Arbitration Token - PassingÜbertragungsgeschw. 125k...500kBps 9,6k...1,5M...12MBpsBuszykluszeit 1ms... 10ms 1ms...100ms u. mehrCoS Interrupt ca. 40 Mikrosekunden -Übertragung CAN, synchron RS485, asynchronKabel 2 Schirme, 2x 2-Dr. 1 geschirmt. 2- DrahtKabellängen ...500m 100...1km, 3km Optische Repeater Ja jaAnzahl Slaves 61 32 x Anzahl Repeater
Vergleich mit DeviceNet
DeviceNet Profibus-DP