Промышленная шина PROFIBUS

Промышленная шина
PROFIBUS
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 .
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.
Семейство PROFIBUS
•
PROFIBUS-DP
Это оптимизированная по
производительности версия PROFIBUS,
предназначенная специально для критичных
ко времени взаимодействий между системами
автоматизации и распределенным
периферийным оборудованием.
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).
Семейство PROFIBUS
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"
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).
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.
Соответствие модели OSI
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:
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.
Физический Уровень протокола
PROFIBUS
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.
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).
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.
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
Канальный Уровень протокола
PROFIBUS
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).
Прикладной Уровень
•
Та часть прикладного процесса fieldустройства, 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.
Прикладной Уровень
•
Отображение функций VFD на реальное
устройство обеспечивается в
коммуникационной модели PROFIBUS
Интерфейсом Прикладного Уровня - ALI
(Application Layer Interface).
Virtual Field Device
Выполнение подтверждаемых
сервисных функций
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.