Czym jest sieć miejscowa?

Transkrypt

1 Czym jest sieć miejscowa? I/O - system 4 20 ma 0 10 V Cyfrowa, dwukierunkowa komunikacja Fieldbus Zalety sieci miejscowych uproszczone okablowanie mniej sprzętu (wejść/wyjść) prostsza konfiguracja prostsza obsługa i serwis większa odporność na zakłócenia większa elastyczność większa ilość dostępnych informacji dla wyŝszych poziomów 1

2 Sieci miejscowe i standard IEC61158 Automation Business Ethernet Control Device Interbus Profibus FMS Profibus DP Ethernet ModBus SwiftNet ControlNet DeviceNet SDS WorldFIP P-Net Profibus Ethernet FF HSE FF H1 OCTOBUS : IEC61158 Bit-level sensor Sensor loop AS-i Seriplex LONworks CAN Discrete Process Application Factory level Bus Cycle Time < 1000 ms Ethernet/TCP/IP Area Controller CNC TCP/IP/Ethernet PC/VME Cell Level Bus Cycle Time < 100 ms VME/PC PLC PROFIBUS-FMS DCS Field Level PROFIBUS-DP PROFIBUS-PA Bus Cycle- Time < 10 ms 2

3 EN Volume 2 General Purpose Automation PROFIBUS-FMS RS 485 / FO Universal - Large variety of applications - Multi-master communication Factory Automation PROFIBUS-DP RS 485 / FO Fast - Plug and play - Efficient and cost effective Process Automation PROFIBUS-PA IEC Application Oriented - Powering over the bus - Intrinsic safety Profile Profile fizyczne Ethernet RS-485 IEC Optical Fiber Profile komunikacyjne TCP/IP FMS DP PROFIBUS EN Profile aplikacyjne PA Encoder PROFIDrive PROFISafe 3

4 DP : Distributed Peripherals Master PLC DP - RS kbit/s to 12 MBit/s Slave Slave Slave Slave DP - Przykład PLC Węzeł zaworów Panel operatora Modułowe I/O 4

5 PA : Process Automation Process Device Manager εx PROFIBUS-DP 9.6kBit/s 12 MBit/s H2 + εx PROFIBUS-PA kbit/s H1 Segment Coupler / Link PA - Przykład Czujnik poziomu Czujnik przepływu Sprzęg DP/PA DP 5

6 FMS : Fieldbus Message Specification Master PLC PLS FMS - RS kbit/s to 12 MBit/s Master Master Slave Slave FMS - Przykład SCADA PC z CITECT i PROFIBOARD SIEMENS S7-300 PLC Moeller PLC 6

7 Przykładowy profil urządzenia pomiarowego Czujnik ciśnienia z sygnałem analogowym 12 bar 8 bar physikalische Grenze des Messaufnehmers Messbereichsbegrenzung HI-HI-LIM(Obere Alarmgrenze) PV_SCALE (Skalierung des Messbereichs) Messbereich (bar) HI-LIM(Obere Warngrenze) OUT (Messwert) LO-LIM(Untere Warngrenze) 0 bar LO-LO-LIM(Untere Alarmgrenze) Messbereichsbegrenzung -12 bar physikalische Grenze des Messaufnehmers Protokół PROFIBUS FMS DP PA Layer User Application Profiles DP-Functions Application (7) Fieldbus Message Specification (FMS) (3)-(6) Data Link (2) Physical (1) Nie wykorzystywane Fieldbus Data Link (FDL) RS-485 / światłowód EN DIN E partl 4 IEC Interface* IEC PROFIBUS guidelines 7

8 Warstwa fizyczna - przesył danych Terminator Terminator PROFIBUS stosuje topologię magistrali UmoŜliwia dołączanie i odłączanie urządzeń w trakcie pracy, bez konieczności restartu systemu Dostępne są trzy rodzaje medium komunikacyjnego RS 485: stosowany przez DP i FMS IEC : stosowany przez PA Fibre Optic: stosowany przez DP i FMS Cechy charakterystyczne przesyłu danych High Speed RS 485 (H2) Transmisja asynchroniczna kodowana metodą NRZ Szybkość transmisji od 9,6 kbit/s do 12 MBit/s Ekranowana para skrętki 32 węzły na segment, max. dopuszczalne 127 węzłów Długość magistrali zaleŝna od szybkości: 12 MBit/s = 100 m; 1,5 MBit/s = 400 m; < 187,5 kbit/s = 1000 m MoŜna zwiększyć zasięg poprzez zastosowanie wzmacniaków (repeaterów) aŝ do 10 km Typowa wtyczka D-Sub 9 PIN 8

9 Instalacja, węzły DP First station VP B A Bus termination 390 Ω 220 Ω 390 Ω Data line B Data line A Bus termination 390 Ω 220 Ω 390 Ω Last station VP B A DGND DGND A B A B A B A B Station 2 Station 3 Węzły, wzmacniaki i segmenty Termination Station 1 Termination Repeater Repeater Termination

10 Cechy charakterystyczne przesyłu danych Low Speed IEC (H1) Dwufazowe synchroniczne kodowanie Manchester w trybie pętli prądowej 31,25 kbit/s, Zasilanie urządzeń poprzez sieć komunikacyjną (opcja) Przewód dwuŝyłowy, ekranowany lub nieekranowany Rozpiętość do 1900 m na segment, rozszerzalne poprzez wzmacniaki (repeatery) do 10 km max. 127 węzłów, po na segment, zaleŝnie od klasy Ex oraz poboru prądu Reprezentacja danych w IEC I 0 +9mA I 0 I 0-9mA bit 1 bit 2 bit 3 bit 4 bit 5 bit 6 t 10

11 Instalacja, węzły PA Bus termination Bus termination Power Supply 100Ω 1 µf 100Ω 1 µf Max 32 PA-stations Wymiana informacji master/slave Slave Master DP-Master Request Data DP-Slave Master Slave DP-Master Data Status DP-Slave 11

12 PROFIBUS-DP Prinzip des Nutzdatenverkehrs Aufruftelegramm DP-Master Schluß-Info Ausgangsdaten Antworttelegramm Kopf-Info Immediate Response DP-Slave Eingangsdaten Kopf-Info Schluß-Info DP-Master Telegrammformate SRD-Request, variable Informationsfeldlänge SYNSD2 LE LEr SD2 DA SA FC DU FCS ED SRD-Response, variable Informationsfeldlänge SD2 LE LEr SD2 DA SA FC DU FCS ED DP-Slave Syn = Synchronisation Time SD2 = Start Delimitter 2 LE = Length LEr = repeated Length DA = Destination Address SA = Source Address FC = Function Code DU = Data Unit FCS= Frame Check Sequence ED = End Delimitter Token ring Logical token ring Aktive stations, MASTERS PLC PC PLC PROFIBUS Passive stations, SLAVES 12

13 Czas cyklu w systemie DP Mono-master Bus cycle time [ms] KaŜdy Slave : 2 bajty wejścia / 2 bajty wyjścia 500 kbit/s 1.5 MBit/s 12 MBit/s Number of Slaves Konfiguracja System Configuration PROFIBUS Configuration Software Electronic Data Sheet (GSD - files) PLC GSD GSD GSD GSD GSD GSD PROFIBUS 13

14 GSD-file (WINblock ( station) ; WIWB0250.GSD ; Geraetestammdatei fuer PROFIBUS DP WINbloc 8 DI P ; Art.No ; Weidmueller GmbH + Co, Postfach 2807, 33058Paderborn ; Serviceline , Fax ; Mailbox GSD, Siemens Typdateien: ; Name:Gast kein Password ; ; Version: 1.6 Stand: Km ;================================ ; #Profibus_DP GSD_Revision = 1 Vendor_Name = "Weidmueller Interface" Model_Name = "WINbloc 8DI" Revision = "V1.6" Ident_Number = 0x250 ; GSD-file cont. Protocol_Ident = 0 Station_Type = 0 FMS_supp = 0 Hardware_Release = "Ver.4" Software_Release = "00" ; 9.6_supp = _supp = 1 O.s.v 12M_supp = 1 ; MaxTsdr_9.6 = 60 MaxTsdr_19.2 = 60 O.s.v MaxTsdr_12M = 800 ; Redundancy = 0 Repeater_Ctrl_Sig = 2 24V_Pins = 0 ; Implementation_Type = "LSPM2" Bitmap_Device = "winblocn" Bitmap_Diag = "winblocs" ; 14

15 Przykład PROFIBUS SIEMENS S7-300 PLC PROFIBUS DP DI DO Sensor zbliŝeniowy Licznik binarny Siemens PLC z dwoma węzłami slave WINblock, 8DI WAGO, 4DO 15

16 Konfiguracja DP w Step7 Węzły PROFIBUS w Step7 Hardware catalog 16

17 Adresowanie w obszarze PLC - węzeł WAGO Adresowanie w obszarze PLC - węzeł WINblock 17

18 Program dla PLC PROFIBUS - przykład konfiguracji Siemens S7 PLC FMS 500 kbit/s CITECT SCADA Moeller PLC DP kbit/s DP 500 kbit/s Beijer Operator panel Siemens Combimaster PA kbit/s Siemens I/O Rexroth Mecmann Valve node LAUER Operator panel Murr I/O Festo valve node P+F, SEGMENT COUPLER E&H, DELTABAR E&H, PROMAG Micro-Control Link 18