Konferencja PROFIBUS PNO Polska "Sieci przemysłowe w instalacjach procesowych - PROFIBUS PA"

Transkrypt

1

2 wersja: 0812

3 Czym jest PROFIBUS PA? PA = MBP + DP + DPV1 + FB MBP = warstwa fizyczna: zasilanie + dane, opcjonalnie iskrobezp. FB = bloki funkcyjne (definiowane przez profil) DP = cykliczna wymiana informacji procesowych DPV1 = komunikacja acykliczna

4 Warstwa fizyczna magistrali obiektowej opisana w standardzie IEC transmisja synchroniczna z szybkoci 31,25 kbit/sek wykorzystanie pojedynczego kabla (pary przewodów) do zasilania oraz przekazywania informacji moliwo pracy sieci w strefach zagroonych wybuchem (wykonanie iskrobezpieczne) MBP Manchester coded Bus Powered

5 Kodowanie informacji zgodnie z MBP Informacja cyfrowa: I 19 ma IB = 10 ma 1 ma 1 Bit t Kodowanie Manchester II

6 Uproszczony model magistrali sterownia obiekt zasilacz magistrali U I terminator terminator zasilanie urzdzenie obiektowe urzdzenie obiektowe urzdzenie obiektowe System nadrzdny

7 Parametry medium transmisyjnego Parametry kabla: R ptli = Ohm/km L i = 0, mh/km C i = nf/km Terminatory: R = Ohm C = ,2 µ F

8 DP Master Struktura systemu wykorzystujcego PROFIBUS PA PROFIBUS DP Łcznik segmentów DP/PA PROFIBUS PA

9 Interfejsy PROFIBUS DP/PA nie wymagaj parametryzacji okrelona szybko transmisji w segmencie nadrzdnym ilo urzdze w segmencie PA zaley od wydajnoci prdowej łcznika parametryzacja moe by wymagana dowolna szybko transmisji w segmencie nadrzdnym dua ilo urzdze w segmencie PA

10 Zadania łcznika segmentów PROFIBUS DP PROFIBUS PA RS-485 kodowanie asynchroniczne MBP kodowanie synchroniczne 1 bajt = 11 bitów 1 bajt = 8 bitów zadana szybko transmisji szybko transm. 31,25kBaud zasilanie segmentu PA

11 Stacje DP Slave/PA Master dowolna szybko transmisji w segmencie nadrzdnym mog wymaga parametryzacji kilka niezalenych kanałów PA Master dua ilo urzdze po stronie PROFIBUS PA krótsze czasy reakcji systemu dostpna redundancja po stronie PROFIBUS DP

12 Elementy składowe systemu PROFIBUS PA System sterowania (DCS/PLC) Stacja inynierska Łcznik segmentów lub Link Acykliczna wymiana informacji: diagnostyka, parametryzacja, konfiguracja PROFIBUS DP PROFIBUS PA Cykliczna wymiana informacji procesowych

13 Format danych procesowych w PROFIBUS PA Bajt 0 Warto analogowa zgodna z IEEE Floating Point -754 Bajt 1 Bajt 2 Bajt 3 Status Bajt 4

14 Parametryzacja - zadania przełczniki DIP w urzdzeniu jsdfehrgihw[orijth]ewj]ypokjeky gadfgsadfhsfghjjsffghsfgh fdhsdldajhtviertivetvert nj8467knggnhngjt rby5yik57859mnnbvt456hn, g76nkbvijyuftisdt0iewryt9eiuoriy rywkrowrgowrtohworthorthwrth rthwrthrwthtryjtyjyuky tyjy7u79jtyu568566ut rtjhyuiuikujkhyjiyuiyuii thjyukiuio7ujtyujytuoiuky tyjyukuikyukuiluiliuioliuiluiil 6buhyijtiu8o67m8m747567n8 567n75567nm78m78,om87o, 56nu78m,,9o,0p.90.p;0;.; -;/ Strona 45/128 jsdfehrgihw[orijth]ewj]ypokjeky gadfgsadfhsfghjjsffghsfgh fdhsdldajhtviertivetvert nj8467knggnhngjt rby5yik57859mnnbvt456hn, g76nkbvijyuftisdt0iewryt9eiuoriy rywkrowrgowrtohworthorthwrth rthwrthrwthtryjtyjyuky tyjy7u79jtyu568566ut rtjhyuiuikujkhyjiyuiyuii thjyukiuio7ujtyujytuoiuky tyjyukuikyukuiluiliuioliuiluiil 6buhyijtiu8o67m8m747567n8 567n75567nm78m78,om87o, 56nu78m,,9o,0p.90.p;0;.; -;/ wymaganie: system został skonfigurowany okrelenie funkcji i parametrów urzdzenia obiektowego: zakres przetwarzania linearyzacja progi ostrzee wartoci graniczne

15 Oprogramowanie do parametryzacji urzdze

16 Profil PA - bloki PID AI AO PROFIBUS DP PROFIBUS PA PB FB (AI) PB FB (AI) TB (cinienie) PB Physical Block TB (siłownik) FB Function Block TB Transducer Block

17 Blok przetwornika - przykład PID AI AO PROFIBUS DP PROFIBUS PA PB FB (AI) PB FB (AO) TB (temp) Zawiera parametry i funkcje zalene od rodzaju sposobu przetwarzania wielkoci fizycznej na elektryczn TB (siłownik)

18 Blok funkcyjny - przykład PID AI AO PROFIBUS DP PROFIBUS PA PB FB (AI) PB FB (AO) TB (temp) Zawiera parametry i funkcje przydatne do skalowania i nadzorowania wielkoci (wartoci) udostpnianych przez przetwornik TB (siłownik)

19 Sposoby opisu funkcji urzdzenia EDD GSD FDT/DTM EDD Electronic Device Description FDT Field Device Tool DTM Device Type Manager

20 Parametryzacja urzdze obiektowych typowa sytuacja przepływomierz parametryzowany przez interfejs PROFIBUS interfejs HART przetwornik cinienia parametryzowany poprzez ptl 4-20m z wykorzystaniem HART narzdzie do parametryzacji interfejs komunikacyjny detektor wartoci granicznych parametryzowany poprzez RS232 parametryzowane urzdzenie

21 EDDL podstawowe załoenia opis funkcjonalnoci urzdzenia przy pomocy pliku tekstowego niezaleno od platformy sprztowej/systemowej zunifikowany interfejs uytkownika obnienie kosztów zwizanych ze szkoleniami, tworzeniem i wykorzystywaniem skalowalno wykorzystanie w rcznych komunikatorach jak i aplikacjach pracujcych na PC wykorzystywany do opisu prostych i złoonych urzdze EDDL Electronic Device Description Language

22 Electronic Device Description - przykład

23 Definicja parametrów bloku fizycznego - przykład

24 Definicja parametrów bloku przetwornika temperatury - przykład

25 Definicja parametrów bloku funkcyjnego AI - przykład

26 FDT/DTM - koncepcja aplikacja ramowa Frame Application sterownik do urzdzenia Device DTM RS232/485 sterownik dla interfejsu komunikacyjnego Communication DTM

27 FDT/DTM przykład wykorzystania

28 Aplikacje wykorzystywane do konfiguracji urzdze - przykłady

29 Topologia sieci 1 1 PROFIBUS DP 2 PLC/DCS SC PROFIBUS PA T JB 3 PS T 4 5 PLC/DCS system sterowania SC łcznik segmentów PS zasilacz segmentu JB skrzynka przyłczeniowa T terminator 1,2... urzdzenia obiektowe

30 Topologia sieci 2 1 PROFIBUS DP 3 5 PLC/DCS SC PROFIBUS PA T PS T PLC/DCS system sterowania SC łcznik segmentów PS zasilacz segmentu JB skrzynka przyłczeniowa T terminator 1,2... urzdzenia obiektowe

31 Topologia sieci PROFIBUS DP JB PLC/DCS SC PROFIBUS PA T PS T PLC/DCS system sterowania SC łcznik segmentów PS zasilacz segmentu JB skrzynka przyłczeniowa T terminator 1,2... urzdzenia obiektowe

32 Elementy przyłczeniowe

33 Ochronnik segmentu zastpuje standardow skrzynk przyłczeniow zapewnia zabezpieczenie segmentu przed zwarciem lub przecieniem w poszczególnych odgałzieniach udostpnia 40mA na kadym z wyj w przypadku wystpienia przerwy/zwarcia na jednym z odgałzie komunikacja z urzdzeniami dołczonymi do pozostałych odgałzie odbywa si bez zakłóce aby w pełni wykorzysta zalety tego urzdzenia naley zastosowa zasilacz segmentu o wikszej wydajnoci prdowej ni by to wynikało z oblicze dla urzdze obiektowych posiadaj zintegrowany terminator segmentu

34 Bariera obiektowa EEx e maks. 400mA EEx i maks. 4 * 40mA wykorzystywana w aplikacjach w których urzdzenia obiektowe pracuj w strefie zagroonej wybuchem do zasilania segmentu wykorzystywany jest zasilacz nieiskrobezpieczny wyjcia bariery spełniaj wymagania iskrobezpieczestwa bariera spełnia rol ochronnika segmentu nie wymaga stosowania zewntrznych terminatorów

35 Długoci odgałzie i połcze Ilo urzdze w sieci Długo odgałzie dla wykona Ex 30m 30m 30m 30m -- Długo odgałzie 120m 90m 60m 30m -- Długo magistrali = długo gałzi głównej + odgałzie odgałzienia krótsze ni 1m s traktowane jak połczenia, nie uwzgldnia si ich w kalkulacji długoci magistrali, ich sumaryczna długo nie powinna przekracza 8m dla magistrali o długoci powyej 400 i 2% długoci dla magistrali o dług 400m i mniej

36 Maksymalna ilo urzdze w segmencie sieci ograniczona jest do 32 (aplikacje nieiskrobezpieczne) oraz 10 (aplikacje iskrobezpieczne) suma poborów prdu przez urzdzenia obiektowe, łczniki segmentów oraz repeatery, nie moe by wiksza od prdu dostarczanego przez zasilacz segmentu sieci w przypadku urzdze z interfejsem PROFIBUS PA naley dodatkowo uwzgldni prd pobierany przez FDE * (Fault Disconnection Electronics) najczciej w obliczeniach uwzgldnia si tylko jedn (najwiksz) warto prdu FDE I wy_seg > Σ I zas_urz + I FDE

37 Zasilanie urzdze przez sie, a maksymalna długo segmentu maksymalna długo segmentu PROFIBUS PA ograniczona jest do 1900m (nie Ex) dla aplikacji iskrobezpiecznych (EEx ia IIC) FISCO dopuszcza segment o długoci 1000m minimalne napicie zasilajce segment PROFIBUS PA wynosi (przykładowo): KFD2-BR-... -> 12,6V (łcznik segmentów PROFIBUS DP/PA) KLD2-PL-... -> 12,8V (zasilacz segmentu PA) minimalne napicie zasilajce urzdzenie z interfejsem PROFIBUS PA wynosi 9,0 V najmniej korzystna sytuacja: I out_seg R L I N1 I N2 I N3 > 12.6V > 9V... wszystkie urzdzenia umieszczone na kocu linii U RL = 3,6 V -> dla I = 100 ma R L = 36 Ohm rezystancja kabla typu A: R k = 44 Ohm/km -> dla R L = 36 Ohm maksymalna długo kabla wynosi 818m

38 Ekranowanie i uziemienie systemu 1 zasilacz sieci urzdzenie obiektowe skrzynka przyłczeniowa urzdzenie obiektowe najlepsze rozwizanie z punktu widzenia EMC wymaga systemu wyrównania potencjałów

39 Ekranowanie i uziemienie systemu 2 zasilacz sieci <10nF >1,5kV skrzynka przyłczeniowa urzdzenie obiektowe urzdzenie obiektowe

40 Typowe problemy spotykane w segmentach PROFIBUS PA przecienie zasilacza zbyt niskie napicie zasilajce dla urzdzenia zakłócenia elektromagnetyczne niewłaciwa terminacja segmentu zwarcie pomidzy liniami danych doziemienie linii danych degradacja okablowania (utlenianie/penetracja przez wod) uszkodzenie urzdzenia uszkodzenie/przecienie zasilacza zasilajcego łcznik DP/PA niewłaciwa topologia sieci

41 Mo liwo ci diagnostyki warstwy fizycznej sieci PROFIBUS PA Ł cznik segmentów z wbudowanym modułem diagnostycznym (ci głe monitorowanie sieci) Przeno ny zestaw diagnostyczny dla PROFIBUS PA (monitorowanie na danie)

42 Przykład udostpnianych informacji diagnostycznych 1/2 informacja o błdzie moliwe przyczyny błdu historia zdarze

43 Przykład udostpnianych informacji diagnostycznych 2/2

44 Diagnostyka na poziomie protokołu

45 Diagnostyka RS485 na poziomie warstwy fizycznej - przykłady

46 Diagnostyka RS485 na poziomie protokołu - przykłady

47 Dobra praktyka jednym z dokumentów dostarczanych przez wykonawc sieci powinien by protokółz dokonanych pomiarów w instalacji bardzo istotnym dokumentem przejmowanym wraz z instalacj powinna by rzetelna dokumentacja powykonawcza okresowe audyty instalacji, porównanie dokonanych pomiarów z poprzednimi okrelenie tendencji dla wybranych parametrów audyt instalacji po kadej zmianie w dokonanej w systemie (nie koniecznie bezporednio dotyczcej sieci PROFIBUS)