Sieć Interbus. Automatyzacja przed 20 laty z PLC. dr inŝ. Stefan Brock. Wprowadzone PLC zastąpiły układy logiki stykowej.

Transkrypt

1 Sieć Interbus dr inŝ. Stefan Brock Automatyzacja przed 20 laty z PLC Wprowadzone PLC zastąpiły układy logiki stykowej. PLC oferowało: elastyczność przy zmianach przyjazne właściwości serwisowe mniejszą ilość okablowania Początkowo PLC wykorzystywano do prostych zadań z niewielką ilością elementów I/O, takich jak czujniki, lampki sygnalizacyjne, styczniki i.t.p. 1

2 Automatyzacja przed 10 laty z PLC Wraz ze wzrostem moŝliwości skokowo zwiększa się ilość punktów I/O Nie komplikuje to struktury wewnętrznej PLC - dodawane są dodatkowe moduły Komplikuje się znacznie okablowanie komponentów Dodatkowe zadania powodują inteligentne urządzenia peryferyjne. Do ich obsługi stosuję się specjalizowane moduły komunikacyjne Automatyzacja dzisiaj z PLC Pomocą przy czasochłonnym i kosztownym okablowaniu są sieci miejscowe Szeregowy przesył danych zapewnia znaczną oszczędność okablowania Z siecią miejscową moŝna takŝe zintegrować złoŝone układy, takie jak przekształtniki lub enkodery 2

3 Automatyzacja dzisiaj z PLC W sterowniku PLC mieści się specjalizowany interfejs sieci miejscowej, przesyłający szeregowo poszczególne sygnały. Karty I/O sterownik zostały przeniesione w pobliŝe fizycznych układów sensorów i aktorów. W nich przekształcane są sygnały szeregowe na postać równoległą Odcinki okablowania równoległego są zminimalizowane. 3

4 Rozwiązania wyspowe KaŜdy z wytwórców oferuje własny, otwarty standard sieci miejscowej Pomimo otwartości standardów preferowane są jednak własne rozwiązania wytwórców INTERBUS nie pochodzi od wytwórcy sterowników PLC INTERBUS jako system otwarty INTERBUS oferuje interfejsy dla wszystkich sterowników. Oferowane są takŝe układy peryferyjne PHOENIX CONTACT ma 80% udział w rynku układów peryferyjnych dla PLC 4

5 Uniwersalność sieci INTERBUS INTERBUS jest systemem dla róŝnych PLC. Układy peryferyjne są uniwersalne. Zmiana sterownika PLC nie pociąga zmiany całego systemu. Sieć ma własne narzędzia konfiguracji, programowania i diagnostyki, co zapewnia szybką realizacje projektów. INTERBUS dla PC W ostatnich latach PC stało się istotną alternatywą dla PLC DuŜa moc obliczeniowa, powszechność, otwarta architektura Coraz więcej projektów stosuje tą platformę, korzystając ze znanego oprogramowania 5

6 Przesyłanie komunikatów Układ sterowania i wszystkie węzły połączone są w gwiazdę lub w magistralę Połączenia nie tworzą pierścienia, zakończone są jednak opornikami końcowymi Komunikacja między PLC i węzłami PLC wysyła komunikat do węzła I/O. Są dwa warianty komunikacji: śądanie danych od węzła; Węzeł w odpowiedzi przesyła dane Polecenie dla węzła. Węzeł odpowiada potwierdzeniem. 6

7 Budowa komunikatu polecenia Tylko część komunikatu stanowią dane. Pozostałą część stanowią bity ramki, takie jak start, suma kontrolna czy stop. 7

8 Przesuwanie danych Sterownik i węzły I/O są połączone w pierścień. Dane przesyłane są zawsze tylko w jedną stronę Metoda rejestru przesuwnego 8

9 Przepływ danych w pierścieniu Dane przesuwają się jak wagoniki po torach Pociąg przewozi dane od sterowania do węzłów I/O i w drodze powrotnej dane od węzłów do układu sterowania. Budowa ciągu danych Stosunkowo wysoki jest udział danych uŝytkowych w strumieniu bitów Dane kontrolne (Loopback, FSC i Control) są stałej długości. Przy większej ilości węzłów - lepsza efektywność 9

10 Porównanie metod transmisji Poprzez komunikaty + szybki przekaz duŝej ilości danych - węzły muszą posiadać adres - przy małej ilości danych efektywność rzędu 4-8% - konieczne terminatory magistrali - trudne poszukiwanie awarii - konieczna duŝa szybkość transmisji Porównanie metod transmisji Przesuwanie danych + efektywność na poziomie 60% + nie ma adresowania węzłów + nie ma terminatorów + automatyzacja diagnostyki + wystarczy niska szybkość transmisji - brak przesyłu komunikatów 10

11 Zasada rejestru przesuwnego Dane płyną w jednym kierunku Informacja jest przesyłana przez cały pierścień W rejestrze nadawczym jest komplet danych dla TN1, TN2 i TN3, oraz bity sterujące 11

12 Punkty I/O i czas cyklu Ilość danych przesyłanych przez węzeł zaleŝy od ilości punktów I/O Dla typowej wartości szybkości transmisji 500 kbit/s czasy cyklu wynoszą Topologia sieci INTERBUS INTERBUS jest pierścieniem z max. 512 węzłami. Zaletami pierścienia są: brak terminatorów, pierścień jest zamykany automatycznie brak adresowania węzłów prosta rozbudowa 12

13 Trzy rodzaje budowy sieci 1. Fernbus - dla rozległych sieci 2. Installationsfernbus - dla węzłów łączonych pojedynczym przewodem 3. Lokalbus - dla węzłów umieszczonych blisko siebie 13

14 Przełączanie gałęzi w czasie pracy Gałęzie moŝna włączać lub wyłączać bez konieczności zatrzymywania pracy sieci. Bardzo przydatne - na przykład w stanach awaryjnych lub w trakcie rozbudowy Połączenia poprzez skrętkę - Fernbus Połączenia poprzez dwie pary skrętki miedzianej Dodatkowy przewód wyrównania potencjałów Bez urządzeń pośredniczących - do 400 metrów miedzy węzłami 14

15 Połączenia poprzez światłowód - Fernbus Polymerfaser, 660 nm, max. 70 m, F-SMA HCS-Faser, 660 nm, max. 300m, F-SMA Glasfaser, 850 nm, max. 3000m, BFOC Połączenia poprzez podczerwień - Fernbus Zakres odległości do 200 metrów 15

16 Sieć typu Installationsfernbus Jednoczesne przekazywanie danych i zasilania (24 V DC) Przykład - stycznik załączający silnik - tylko 2 przewody - INTERBUS i sieć energetyczna Installationsfernbus - medium Przewód hybrydowy Węzły w odległości do 50 m, prąd do 4,5 A 16

17 Sieć typu Lokalbus Węzły połoŝone bezpośrednio obok siebie Wszystkie połączenia - poprzez odpowiednie styki Sieć typu Lokalbus klasy IP65 Przewód dwuŝyłowy - przekazują jednocześnie dane i zasilanie. 17

18 Sieć typu Lokalbus klasy IP65 Zwykły przewód nieekranowany. Do 32 węzłów 20 m między węzłami 200 metrów łącznie MoŜliwości diagnostyki MoŜliwość detekcji: przerwy zwarcia zakłócenia elektromagnetycznego braku zasilania 18

19 Zwarcie i przerwa Magistrala - nie ma moŝliwości lokalizacji błędów. Przerwa transmisji w całej sieci Pierścień - moŝna dokładnie zlokalizować awarię. Zamknięcie pierścienia przed miejscem awarii umoŝliwia dalszą transmisje danych Sporadyczne zakłócenia elektromagnetyczne Magistrala - zakłócenie nie moŝe zostać zlokalizowane - nie ma związku między miejscem zakłócenia a zakłóconymi danymi Pierścień - porównując dane sąsiednich węzłów moŝna określić miejsce zakłócenia. 19

20 Awaria zasilania węzła Magistrala - zakłócenie nie moŝe zostać zlokalizowane Pierścień - porównując dane sąsiednich węzłów moŝna określić miejsce zakłócenia. Przykład diagnostyki Zakłócenie pomiędzy węzłem 3 i 4. Automatyczny proces diagnostyki sieci INTERBUS 20

21 21