Automatyka.eu

Sieć PROFIBUS - opis systemu

Siemens | Niedziela, 05 listopad 2006r.

Sieć PROFIBUS jest otwartą i standardową technologią komunikacyjną, która stwarza liczne możliwości aplikacyjne w automatyce przemysłowej i procesowej.

Profibus_preview

Tagi:


PROFIBUS informacje ogólne

PROFIBUS przewidziano dla aplikacji krytycznych czasowo oraz do kompleksowych zadań komunikacyjnych. Komunikacja PROFIBUS oparta jest na międzynarodowym standardzie
IEC 61158 oraz IEC 61784. Problemy aplikacji i oprogramowania zawarto w opisach technicznych, które udostępnia Organizacja PNO Profibus. Standaryzacja spełnia oczekiwania użytkowników, ich niezależność i otwartość, jak również zapewnia komunikację pomiędzy poszczególnymi stacjami i urządzeniami różnych producentów.

Historia

Historia sieci PROFIBUS rozpoczyna się przez złożenie projektu utworzenia organizacji w roku 1987 w Niemczech. Podwaliny organizacji tworzyło 21 przedsiębiorstw i instytucji skupionych w celu utworzenia i wspierania strategii projektu sieci polowej. Cel jaki sobie stawiano, to utworzenie sieci cyfrowej, która byłaby standardem dla rozproszenia stacji polowych. Pierwszym krokiem była specyfikacja protokołu komunikacyjnego PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification). Kolejnym w 1993 było opracowanie protokołu PROFIBUS DP (Decentralized Periphery), który w założeniach miał być prostszy i szybszy. Obecnie protokół ten dostępny jest w trzech wersjach DP-V0, DP-V1 i DP-V2.

Pozycja na rynku

Opracowanie wspomnianych dwóch protokołów komunikacyjnych, pociągnęło za sobą powstanie licznych profili aplikacyjnych oraz rozwój urządzeń sieciowych. Sieć PROFIBUS początkowo występowała tylko w automatyce przemysłowej, natomiast od 1995 pojawiła się w automatyce procesowej. Obecnie sieć PROFIBUS jest liderem w zakresie sieci polowych . Szacuje się, że obejmuje 20% rynku z około 500,000 aplikacjami i ponad 10 milionami węzłów sieciowych (dane z roku 2004), dostępnych jest więcej niż 2000 produktów PROFIBUS od różnych producentów.

Organizacja

Sukces sieci PROFIBUS spowodowany jest zarówno zastosowaniem najnowocześniejszych technologii oraz działaniem organizacji wspierającej PROFIBUS PNO, która reprezentuje producentów i użytkowników. Wraz z 25 innymi regionalnymi organizacjami PROFIBUS w różnych krajach pod wspólna egidą międzynarodowej organizacji PROFIBUS International (PI) założonej w roku 1995, która zrzesza obecnie więcej niż 1,100 członków na całym świecie.

Założeniem organizacji PI jest ciągłe wspieranie i rozwój sieci PROFIBUS. Dodatkowo obok wspierania technologii związanych z siecią PROFIBUS, organizacja PI ma za zadania pomoc techniczną dla użytkowników i producentów oraz podejmowanie starań związanych ze standaryzacją technologii i rozwiązań. PI jest największą organizacją użytkowników sieci polowych na świecie. Stwarza ona możliwości ciągłego rozwoju najnowszych technologii oraz zapewnia kompatybilność i otwartość w przyszłości wszystkim użytkownikom sieci PROFIBUS.

PROFIBUS "Tool Box"

Sieć PROFIBUS ma strukturę modułową, dodatkowo pozwala zrealizować transmisję poprzez liczne technologie komunikacyjne, oferuje dużą ilość aplikacji i profili systemowych, jak również narzędzia do obsługi i parametryzacji urządzeń. PROFIBUS w pełni spełnia wymagania użytkowników w różnych aplikacjach przemysłowych i procesowych. Liczne aplikacje potwierdzają stawiane wymagania i oczekiwania w zakresie technologii sieciowych.
Z punktu widzenia technologicznego - najniższy poziom (komunikacja) w strukturze systemowej PROFIBUS oparty jest na wspomnianym modelu ISO/OSI. Pozwala on instynktownie opisać poszczególne kroki komunikacji bez wgłębiania się w szczegóły techniczne. Rys. zawiera zastosowanie modelu OSI (warstwy 1, 2 oraz 7) w sieci PROFIBUS z opisem poszczególnych warstw i ich zastosowaniem, czy specyfikacją. Specyfikacja aplikacji uzgodniona pomiędzy producentem, a użytkownikiem dla specyficznych urządzeń została przedstawiona powyżej warstwy 7 w profilu aplikacyjnym I oraz II.

Warstwa systemu jak pokazano na rys. posiada następujące możliwości:
  • funkcje i narzędzia pozwalające na opis urządzeń i jego integrację oraz
  • liczne standardy (interfejsy, profile master i profile systemowe), które służą do realizacji standardowych systemów
Z punktu widzenia użytkownika PROFIBUS przedstawiono w formie różnych typowych aplikacji, z podkreśleniem, że nie zostały one tylko specjalnie zdefiniowane, ale są sprawdzone w licznych aplikacjach. Każda z nich stanowi kombinację podstawowych modułów z grupy „sposobu transmisji", „protokołów komunikacyjnych" i „profili aplikacyjnych". Jako przykład pokazano poniżej różne wersje sieci PROFIBUS.

PROFIBUS DP
stosowany jest w automatyce przemysłowej do rozpraszania modułów; typowo transmisja realizowana jest w technologii RS485; wykorzystywana jest jedna z wersji protokołu komunikacyjnego DP , jak również jeden lub kilka profili, np. dla systemów identyfikacji czy robotów/NC.

PROFIBUS PA
implementowany jest generalnie w automatyce procesowej. Wykorzystuje typowo technologie transmisji

MBP-IS
oraz protokół transmisji w wersji DP-V1 oraz profile aplikacyjne dla urządzeń - PA Devices.

Motion Control
z PROFIBUS przeznaczony jest dla sterowania napędami z wykorzystaniem technologii transmisji RS485. Wykorzystuje protokół transmisji w wersji DP-V2 oraz profil aplikacyjny PROFIdrive.

PROFIsafe
wykorzystywany jest w aplikacjach do zabezpieczeń (zasadniczo wykorzystywany we wszystkich gałęziach przemysłu). Wykorzystuje RS485 lub MBP-IS oraz jedną z wersji protokołu DP z profilem PROFIsafe.

Technologie transmisyjne

Użytkownik może wybrać różne media i sposoby przesyłania danych, pozwalające na transmisję w sieci PROFIBUS. RS485 jest najbardziej popularną technologią transmisyjną. Wykorzystuje ekranowaną parę przewodów. Dopuszczalna prędkość transmisji wynosi 12 Mbit/sec. Nowo zdefiniowana wersja RS485-IS została określona dla medium 4-przewodowego w strefach zagrożonych wybuchem EExi. Określony poziom napięcia i prądu odnosi się do dopuszczalnej wartości bezpiecznej, której nie wolno przekroczyć w żadnym urządzeniu, czy w czasie łączenia systemu. W przeciwieństwie do modelu FISCO, który posiada tylko jedne źródło iskrobezpieczne, w tym wypadku wszystkie stacje reprezentują źródła aktywne.
Technologia MBP (Manchester Coded, Bus Powered, wcześniejsze oznaczenie "IEC 1158-2 - Physics") występuje
w aplikacjach w automatyce procesowej gdzie wymagane jest zasilanie po sieci oraz dla stacji iskrobezpiecznych. Technologia ta porównywalna jest do poprzednio opisanej technologii "Fieldbus Intrinsically Safe Concept" (FISCO), która została specjalnie stworzona do połączenia iskrobezpiecznych urządzeń, znacząco upraszcza projektowanie i
instalację.
Światłowód - tego typu transmisja wykorzystywana jest w przypadku występowania dużych zakłóceń elektromagnetycznych oraz przy dużych odległościach pomiędzy stacjami.

Protokoły komunikacyjne

Na poziomie protokołu, PROFIBUS DP wraz ze swoimi wersjami DPV0 do DP-V2 oferuje całe spektrum opcji, które zapewniają optymalna komunikację pomiędzy różnymi aplikacjami. Historycznie protokół FMS był pierwszym protokołem w sieci PROFIBUS.

FMS (Fieldbus Message Specification)
przeznaczony jest do wzajemnej komunikacji na poziomie sterowania jednostek centralnych PLC oraz komputerów PC. Był on poprzednikiem protokołu PROFIBUS DP.

DP (Decentralized Periphery)
jest prostym, szybkim, cyklicznym i deterministycznym procesem wymiany danych pomiędzy stacją master, a określoną stacja slave. Pierwotna wersja DP-V0 i późniejsza rozszerzona wersja DP-V1 pozwalają na cykliczna wymianę danych pomiędzy stacjami master i slave. Wersja DP-V2 pozwala dodatkowo na komunikację slave-toslave z trybem pracy izochronicznym.

Bus Access Protocol
, warstwa 2 lub warstwa danych, definiuje procedurę master-slave oraz procedurę token passing pozwalająca na koordynacje dostępu kilku stacji master w sieci. Warstwa 2 zawiera również funkcje do zabezpieczeń i obsługi ramki danych. Warstwa aplikacji, warstwa 7, definiuje warstwę aplikacji oraz określa interfejs do programu użytkownika. Oferuje dużo różnych usług dla cyklicznej i acyklicznej wymiany danych.

Profile

Profile stanowią zarówno dla użytkownika, jak i producentów specyfikację właściwości, parametrów oraz zachowanie się urządzeń i systemów w sieci. Profile definiują parametry i zachowanie się urządzenia i systemów, które należą do
danej grupy urządzeń (profilu). Profile wykorzystywane są w licznych aplikacjach, które związane są z określonymi urządzeniami polowymi, jego sterowaniem i metodą integracji (engineering). Termin "profil" odnosi się do pojedynczej
specyficznej klasy urządzeń oraz również do aplikacji w przemyśle. Zasadniczo termin odnoszący się do wszystkich profili nazwany jest jako profile aplikacyjne (application profiles).
Rozróżnia się następujące profile:
ogólne profile aplikacyjne (general application profiles) z opcją dla różnych aplikacji, np. profile PROFIsafe, Redundancy oraz Time Stamp, dalej specyficzne profile aplikacyjne (specific application profiles), które określono dla specyficznych aplikacji, np. PROFIdrive, urządzeń SEMI lub PA oraz profile systemowe i profile dla mastera (system and master profiles), które opisują zachowanie się systemu polowego.
PROFIBUS oferuje liczne profile aplikacyjne, które pozwalają na implementację określonych aplikacji.

PROFIBUS - Klucz do sukcesu

Sukces sieci PROFIBUS definiują liczne cechy i właściwości:
  • PROFIBUS oferuje producentom i użytkownikom instalacji uniwersalną, otwartą technologię.
  • PROFIBUS pozwala na redukcję kosztów maszyn i instalacji polowych.
  • PROFIBUS oferuje spójne i logiczne rozszerzenie do zastosowań w różnych aplikacjach przemysłowych.
  • PROFIBUS oznacza optimum integracji licznych systemów automatyki dzięki powszechnemu zastosowaniu.
  • PROFIBUS jest bardzo stabilny i rozszerzany poprzez liczne profile komunikacyjne do połączenia z automatyką przemysłową oraz światem IT systemu zarządzania.

Struktura_sieci_small Profibus_konfiguracja_small Profibus_small

Komentarze

dodaj komentarz

Partnerzy serwisu

  • Gigaom_color

Oferty pracy

Więcej

Polecamy