Sieć PROFIBUS. Przemysłowe Sieci Informatyczne (PSI) Systemy Czasu Rzeczywistego (SCR)

Przemysłowe Sieci Informatyczne (PSI) Systemy Czasu Rzeczywistego (SCR) Sieć PROFIBUS Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Kierunek: Automatyka i Robotyka Studia stacjonarne I stopnia: rok II, semestr IV Opracowanie: dr inż. Tomasz Rutkowski Katedra Inżynierii Systemów Sterowania PSI/SCR 2016 1

Sieci przemysłowe - - przypomnienie cechy charakterystyczne Ograniczony, deterministyczny czas przekazywania komunikatów Wysoka efektywność przenoszenia dużej liczby krótkich komunikatów Łatwość dołączania urządzeń Wysoka niezawodność Zdolność tolerowania błędów i awarii Zabezpieczenie przed nieupoważnionym dostępem PSI/SCR 2016 2

Przypomnienie Układ sterowania cyfrowego - SISO (c) (a) SCR np. komputer przemysłowy PSI/SCR 2016 3

Przypomnienie struktura scentralizowana Źródło: www.profibus.com PSI/SCR 2016 4

Przypomnienie Układ rozproszonego sterowania cyfrowego - SISO (a) SIEĆ A (c) SIEĆ B SCR np. komputer przemysłowy PSI/SCR 2016 5

Przypomnienie Układ rozproszonego sterowania cyfrowego - SISO (a) SIE EĆ (c) SCR np. komputer przemysłowy PSI/SCR 2016 6

Przypomnienie struktura rozproszona Źródło: www.profibus.com PSI/SCR 2016 7

Przypomnienie Układ rozproszonego sterowania cyfrowego - SISO PSI/SCR 2016 8

Sieć PROFIBUS -Wprowadzenie - PSI/SCR 2016 9

PROFIBUS co to jest? Jest to typ sieci przemysłowej, nazywanej również miejscową lub polową (ang. fieldbuse, devicebus) Przeznaczona do wykorzystania w rozproszonych systemach sterowania i nadzoru Przeznaczona dla aplikacji krytycznych czasowo (sieć przemysłowa czasu rzeczywistego) Charakteryzuje się otwartą i standardową technologią komunikacyjną Pozwala zrealizować transmisję poprzez wiele technologii komunikacyjnych Posiada strukturę modułową Zapewnia narzędzia do obsługi i parametryzacji urządzeń PSI/SCR 2016 10

PROFIBUS co to jest? Pozwala połączyć odmienne pod względem funkcjonalności i architektury urządzenia pochodzące od różnych producentów Węzłami sieci mogą być np.: urządzenia wejść/wyjść analogowych i cyfrowych urządzenia pomiarowe urządzenia wykonawcze sterowniki PLC i PAC komputery przemysłowe panele operatorskie Zapewnia efektywne przekazywanie dużej ilości krótkich informacji, zachowując determistyczny czas przesyłania danych (real-time w strukturze master-slave) PSI/SCR 2016 11

PROFIBUS co to jest? Struktura modułowa PSI/SCR 2016 Źródło: www.profibus.com 12

Sieć PROFIBUS urządzenia Źródło: www.profibus.com PSI/SCR 2016 13

Sieć PROFIBUS - historia W 1987 w Niemczech, 21 przedsiębiorstw oraz instytucji, pod skrzydłami Simensa, rozpoczyna pracę nad wspólnym projektem mającym na celu utworzenie sieci cyfrowej która byłaby standardem dla rozproszenia sieci polowych W krótkim czasie powstaje specyfikacja protokołu komunikacyjnego PROFIBUS FMS (ang. Fieldbus Message Specification) W 1993 opracowano protokół PROFIBUS DP (ang. Decentralized Periphery) w założeniu prostszego i szybszego od poprzedniego Obecnie protokół PROFIBUS DP jest dostępny w trzech wersjach DP-V0, DP-V1 i DP-V2 PSI/SCR 2016 14

Sieć PROFIBUS pozycja na rynku 30 Mio. PROFIBUS Nodes 25 Mio. In 2008: 5 Mio Nodes! 28.3 Mio. 20 Mio. In 2007: 4.5 Mio Nodes! 18.8 Mio. 23.3 Mio. 15 Mio. 10 Mio. 5 Mio. 1994 1999 1990 2000 2004 2008 2007 Time Źródło: www.profibus.com PSI/SCR 2016 15

Sieć PROFIBUS pozycja na rynku Źródło: www.profibus.com PSI/SCR 2016 16

Sieć PROFIBUS - a standardy międzynarodowe Norma DIN 19254 (1991/1993) Profibus standard, Proces Field Bus Norma EN 50170 (1996) Profibus standard, Proces Field Bus Norma IEC 61784 - Profile Sets for Continuous and Discrete Manufacturing Relative to Fieldbus Use in Industrial Control Systems Norma IEC 61158 Digital Data Communication for Measurement and Control Fieldbus for Use in Industrial Control Systems PSI/SCR 2016 20

Sieć PROFIBUS - a standardy międzynarodowe Części normy IEC 61158: Part 1: Overview and guidance for the IEC 61158 series Part 2: Physical Layer specification and service definition Part 3: Data Link Service definition Part 4: Data Link Protocol specification Part 5: Application Layer Service definition Part 6: Application Layer Protocol specification PSI/SCR 2016 21

Sieć PROFIBUS - a standardy międzynarodowe Protokoły sieci polowych, zdefiniowane w normie IEC 61158: Type 1: Foundation Fieldbus H1 Type 2: ControlNet Type 3: PROFIBUS Type 4: P-Net Type 5: FOUNDATION fieldbus HSE (High Speed Ethernet) Type 6: SwiftNet Type 7: WorldFIP Type 8: Interbus PSI/SCR 2016 22

Sieć PROFIBUS - wersje sieci i protokoły PSI/SCR 2016 Źródło: www.profibus.com 23

Sieć PROFIBUS - wersje sieci i protokoły PROFIBUS FMS (ang. Fieldbus Message Specification) Protokół FMS przeznaczony jest do wzajemnej komunikacji na poziomie sterowania jednostek centralnych PLC i komputerów PC poprzednik protokołu PROFIBUS DP Urządzenia sprzętowe złożone i relatywnie drogie w implementacji Standard obecnie nierozwijany PSI/SCR 2016 24

Sieć PROFIBUS - wersje sieci i protokoły PROFIBUS DP (ang. Decentralized Perhipals) Protokół DP jest prostym, szybkim (dla RS-485 do 12 Mbit/s) i deterministycznym protokołem wymiany danych pomiędzy stacją master a określoną stacją slave Typowo transmisja w technologii RS-485, ale również bezprzewodowa oraz z wykorzystaniem światłowodów DP-V0 i DP-V1 pozwalają na cykliczną i acykliczną wymianę danych pomiędzy stacjami master i slave DP-V2 pozwala na komunikację slave-to-slave (tryb producentkonsument) w trybie izohronicznym (synchronizacja stacji niezależnie od obciążenia sieci) Do komunikacji pomiędzy sterownikami, czujnikami, napędami itp. (zazwyczaj poza strefą procesową) PSI/SCR 2016 25

Sieć PROFIBUS - wersje sieci i protokoły PROFIBUS PA (ang. Process Automation) Możliwość stosowania w środowiskach zagrożonych wybuchem, komunikacja z urządzeniami takimi jak czujniki temperatury czy ciśnienia (wolnozmienne wartości fizyczne) Stała prędkość transmisji 31,25 kbit/s (wolniej niż PROFIBUS DP) Kontrola błędów przez sumę kontrolną CRC (brak bitów startu, stopu, kontroli parzystości) Technologia transmisji: RS-485-IS (technologia RS-485 przystosowana do zastosowania w strefie wybuchu iskrobezpieczna ang. Intrinsically Safe) oparta na czterech przewodach lub MBP-IS (ang. Manchester envoded Bus Powered) przystosowana do zasilania poprzez sieć PSI/SCR 2016 27

Sieć PROFIBUS -profile Profil stanowi dla producenta jak i użytkownika specyfikację właściwości, parametrów oraz zachowania się urządzeń i systemów pracujących w sieci polowej Profile definiują parametry oraz zachowanie się urządzenia i systemów, które należą do danego profilu Od wersji profili 3.02 zachodzi mapowanie wszystkich komunikatów diagnostycznych do czterech predefiniowanych dla operatora kategorii: - Maintenance Required - Functional Check - Failure - Out of Specification PSI/SCR 2016 30

Sieć PROFIBUS -profile PSI/SCR 2016 Źródło: www.profibus.com 31

Sieć PROFIBUS -profile PSI/SCR 2016 Źródło: www.profibus.com 32

Sieć PROFIBUS - integracja urządzeń PSI/SCR 2016 Źródło: www.profibus.com 33

Sieć PROFIBUS - integracja urządzeń W sieci PROFIBUS może ze sobą współpracować wiele urządzeń od wielu producentów dzięki zdefiniowaniu odpowiednich mechanizmów integracji pomiędzy siecią a urządzeniem PSI/SCR 2016 34

Sieć PROFIBUS - integracja urządzeń GSD General Station Description EDD Electronic Device Description DTM Device Type Manager FDT Field Device Tool TCI Tool Calling Interface PSI/SCR 2016 35

Warstwowy model Sieci PROFIBUS PSI/SCR 2016 36

Sieć PROFIBUS - a Model referencyjny ISO/OSI Nadajnik 7. Aplikacji (Program) 6. Prezentacji 5. Sesji Odbiornik 7. Aplikacji (Program) 6. Prezentacji 5. Sesji Zastosowanie warstwy Interfejs dla aplikacji (programów), usługi niezależny od specyfikacji sieci Interpretacja danych przekazywanych w sieci (zmiana formatu danych) Organizacja współpracy elementów sieci: tworzenie i anulowanie połączenia 4. Transportowa 3. Sieciowa 2. Łącza danych (liniowa) 1. Fizyczna Medium transmisji 4. Transportowa 3. Sieciowa 2. Łącza danych (liniowa) 1. Fizyczna Optymalne przekazywanie danych z warstwy sesji, podział na pakiety o akceptowalnej długości Ustalenie drogi przekazywania pakietów, kontrola poprawności odbioru pakietów przez adresata Mechanizm dostępu do kabla, def. ramki, zamiana komunikatu na ciąg bitów, poprawność przekazu Definiuje mechanizmy przesyłania pojedynczych bitów PSI/SCR 2016

Sieć PROFIBUS - a Model referencyjny ISO/OSI 7. Aplikacji (Program) 6. Prezentacji 5. Sesji Nadajnik 4. Transportowa 3. Sieciowa 2. Łącza danych (liniowa) 1. Fizyczna Odbiornik 7. Aplikacji (Program) 6. Prezentacji 5. Sesji 4. Transportowa 3. Sieciowa 2. Łącza danych (liniowa) 1. Fizyczna Definicja sieci PROFIBUS obejmuje warstwy: -fizyczną, - liniową, - aplikacyjną. Zatem trzy warstwy z siedmiowarstwowego modelu ISO Medium transmisji PSI/SCR 2016

Sieć PROFIBUS - a Model referencyjny ISO/OSI Warstwa fizyczna odpowiada za dopuszczalny rozmiar sieci oraz szybkość transmisji danych Warstwa liniowa określa rozmiar przekazywanych w sieci komunikatów oraz decyduje o determinizmie przekazywanych komunikatów Opcjonalna warstwa aplikacji dostarcza usług, które powiązane są z rodzajami operacji jakie mogą być wywołane przez programy użytkowe PSI/SCR 2016 39

Sieć PROFIBUS - a Model referencyjny ISO/OSI Warstwa aplikacyjna jest opcjonalna Użytkownicy (wykonywane programy) mogą korzystać z sieci wywołując: usługi warstwy liniowej lub usługi warstwy aplikacyjnej PSI/SCR 2016 40

Sieć PROFIBUS - a Model referencyjny ISO/OSI Usługi warstwy aplikacji 7. Aplikacji (Program) (FMS) 6. Prezentacji 5. Sesji 4. Transportowa Usługi warstwy liniowej 3. Sieciowa 2. Łącza danych (FDL) (liniowa) 1. Fizyczna (PHY) Usługi warstwy aplikacji 7. Aplikacji (Program) (FMS) 6. Prezentacji 5. Sesji 4. Transportowa Usługi warstwy liniowej 3. Sieciowa 2. Łącza danych (FDL) (liniowa) 1. Fizyczna (PHY) Medium transmisji PSI/SCR 2016

Sieć PROFIBUS - a Model referencyjny ISO/OSI Usługi warstwy liniowej: niezawodne przekazanie komunikatu z odpowiedzią lub potwierdzeniem odbioru przekazanie komunikatu bez potwierdzenia Usługi warstwy aplikacyjnej: udostępniają obiekty programowe zdefiniowane w innych węzłach sieci (zmienne, zdarzenia, programy) umożliwiają bezpołączeniowe przekazywanie wartości zmiennych i zdarzeń do odbiorców w wielu węzłach PSI/SCR 2016 42

Warstwowa struktura Sieci PROFIBUS DP PSI/SCR 2016 43

7. Aplikacji (Program) (FMS) 7. Aplikacji (Program) (FMS) Warstwowa struktura - Sieci PROFIBUS DP Model OSI/ISO sieci PROFIBUS DP definiuje jedynie sprzęg (odwzorowanie łącza) programu z usługami warstwy liniowej Funkcje odwzorowania łącza wykonywane są bezpołączeniowo Nie wprowadza się dodatkowej warstwy funkcjonalnej i jej protokołu 6. Prezentacji 6. Prezentacji 5. Sesji Program użytkownika 4. Transportowa 3. Odwzorowanie łącza (DDLM) 2. Łącza danych (FDL) (liniowa) 1. Fizyczna (PHY) 5. Sesji Program użytkownika 4. Transportowa 3. Odwzorowanie łącza (DDLM) 2. Łącza danych (FDL) (liniowa) 1. Fizyczna (PHY) Medium transmisji PSI/SCR 2016

Media transmisji w sieci PROFIBUS PSI/SCR 2016 45

Media transmisji -w sieci PROFIBUS Ekranowane przewody miedziane (ekranowana skrętka): wykorzystywane w standardzie transmisji RS485 (zasadniczo prosty i stosunkowo tani w implementacji) najczęściej wykorzystywany do zadań gdzie wymagana jest duża prędkość transmisji Kabel światłowodowy: odporny na zakłócenia elektromagnetyczne umożliwia transmisję na bardzo duże odległości (do 3km) w sieciach tego typu wykorzystuje się konwertery sygnału elektrycznego na optyczny (umożliwia równoczesne wykorzystanie standardu transmisji RS485 w jednej instalacji) PSI/SCR 2016 46

Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS PSI/SCR 2016 47

Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS - technologia transmisji RS-485 Podstawowa definicja warstwy fizycznej opiera się na specyfikacji RS-485 Podstawową strukturą sieci jest liniowy segment kabla (zakończony po obydwu stronach terminatorem) Maksymalna długość segmentu zależy od szybkości transmisji i jakości kabla Maksymalna liczba węzłów w sieci to 126 węzłów, przy czym do tego samego segmentu może być podłączone maks. do 32 węzłów łącznie ze sterownikiem PSI/SCR 2016 48

Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS - technologia transmisji RS-485 * * dla standardu PROFIBUS DP PSI/SCR 2016 49

Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS - technologia transmisji RS-485 Parametry elektryczne interfejsu RS-485 PSI/SCR 2016 50

Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS - technologia transmisji RS-485 Sygnały na złączu PROFIBUS Bity danych przekazywane w sieci kodowane są napięciem różnicowym pomiędzy liniami RxD/TxD-P a RxD/TxD-N. Dodatnie napięcie między nimi oznacza 1, a ujemne 0. Stan spoczynkowy linii zapewniają terminatory i jest to 1. PSI/SCR 2016 51

Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS - technologia transmisji RS-485 Okablowanie i terminator interfejsu RS-485 PSI/SCR 2016 52

Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS - technologia transmisji przez światłowód PSI/SCR 2016 53

Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS - technologia transmisji RS-485 Sieć można budować z wielu segmentów łącząc je wykorzystując wzmacniacze linii powtarzacze (ang. repeater) Pomiędzy dwoma dowolnymi węzłami nie może znajdować się więcej niż dziewięć powtarzaczy lub np. trzy powtarzacze przy technologii transmisji MBP oznacza to ograniczenie do czterech segmentów w sieci o strukturze magistrali lub większej liczby segmentów połączonych w strukturze gwiazdy PSI/SCR 2016 54

Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS - podstawowe struktury sieci Topologia magistrali PSI/SCR 2016 55

Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS - podstawowe struktury sieci Topologia drzewa PSI/SCR 2016 56

Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS - podstawowe struktury sieci Topologia gwiazdy PSI/SCR 2016 57

Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS Niezależnie od sposobu realizacji, warstwa fizyczna (PHY) komunikuje się z warstwą liniową (FDL) za pomocą dwóch operacji: PHY_DATA request żądanie nadania bitu skierowane przez warstwę liniową do warstwy fizycznej PHY_DATA indication informacja skierowana przez warstwę fizyczną do warstwy liniowej o odebraniu bitu PSI/SCR 2016 58

Warstwa liniowa sieci PROFIBUS PSI/SCR 2016 59

Węzły sieci dzieli się na: Warstwa liniowa sieci PROFIBUS wprowadzenie nadrzędne (ang. master) mogą nadawać komunikaty z własnej inicjatywy podrzędne (ang. slave) mogą odpowiadać na zapytania węzłów nadrzędnych W każdej chwili sieć jest nadzorowana przez jeden z węzłów nadrzędnych Prawo nadzorowania sieci (utożsamiane z umownym znacznikiem) jest przekazywane cyklicznie pomiędzy wszystkimi węzłami nadrzędnymi Każdy węzeł może przetrzymywać znacznik przez ograniczony odcinek czasu t PSI/SCR 2016 60

Warstwa liniowa sieci PROFIBUS - protokół dostępu do kabla Wszystkie węzły sieci są identyfikowane numerycznymi adresami z zakresu 0 126 Adres 127 jest zarezerwowany jako adres rozgłaszania Węzły nadrzędne przekazują sobie znacznik zgodnie z kolejnością rosnących adresów Tylko węzeł o najwyższym adresie może przekazać znacznik do węzła o najniższym adresie PSI/SCR 2016 61

Warstwa liniowa sieci PROFIBUS - protokół dostępu do kabla Najważniejsze parametry czasowe: T SET - czas reakcji węzła, czas zwłoki od chwili wystąpienia zdarzenia w sieci (np. zakończenia komunikatu) do wykonania przez węzeł związanej z tym zdarzeniem akcji (np. odblokowania odbiornika) T QUI - czas ustalania się stanu sieci po nadaniu komunikatu, w tym czasie węzły nie mogą nadawać ani odbierać komunikatu T SDR - czas zwłoki, odstęp czasowy między rozpoczęciem nadawania komunikatu odpowiedzi a zakończeniem komunikatu akcji (min T SDR >T QIU ) - T SL - czas przerwy, maksymalny czas, przez który nadawca komunikatu akcji oczekuje na odebranie pierwszego bajtu odpowiedzi PSI/SCR 2016 62

Warstwa liniowa sieci PROFIBUS - protokół dostępu do kabla pierścień obiegu znacznika Przekazywanie znacznika zrealizowane jest: w oparciu o cztery parametry: TS (ang. This Station) adres własny, nadany w trakcie konfiguracji PS (ang. Previous Station) adres poprzednika NS (ang. Next Station) adres następnika LAS (ang. List of Active Stations) lista adresów węzłów nadrzędnych PSI/SCR 2016 63

Warstwa liniowa sieci PROFIBUS - protokół dostępu do kabla wykonanie transakcji Każda transakcja zaczyna się komunikatem akcji, po wysłaniu którego węzeł oczekuje pewien czas na uzyskanie odpowiedzi Odebranie odpowiedzi oznacza zakończenie transakcji Brak odpowiedzi powoduje powtórzenie komunikatu akcji i oczekiwanie na odpowiedź Liczba powtórzeń jest parametrem konfiguracji sieci Węzeł może wykonać jedną transakcję priorytetową Każdy węzeł nadrzędny mierzy czas jaki upłynął od chwili ostatniego otrzymania znacznika (T RR ), następnie oblicza różnicę pomiędzy skonfigurowanym czasem obiegu znacznika (T TR ), T TH =T TR - T RR. Czas ten może wykorzystać na dalsze transakcje PSI/SCR 2016 64

Warstwa liniowa sieci PROFIBUS - protokół dostępu do kabla rodzaje transakcji Każdy węzeł nadrzędny odpytuje cyklicznie współpracujące z nim węzły podrzędne i nadrzędne Procesem tym steruje lista odpytywania konfigurowana przez użytkownika Lista ta zawiera adresy węzłów i numery portów do odpytania Transakcje odpytywania są transakcjami o niskim priorytecie Transakcje sporadyczne mogą mieć priorytet niski lub wysoki PSI/SCR 2016 65

Warstwa liniowa sieci PROFIBUS - protokół dostępu do kabla dodawanie i usuwanie węzłów Procedura dodawania i usuwania węzłów polega na okresowym wysyłaniu przez każdy węzeł nadrzędny zapytań pod kolejne niewykorzystane adresy Proces ten odbywa się w tempie jednego zapytania na G (parametr konfigurowalny) obiegów znacznika PSI/SCR 2016 66

Warstwa liniowa sieci PROFIBUS - protokół dostępu do kabla inicjalizacja pierścienia obiegu znacznika Tryb normalnej pracy sieci to przekazywanie komunikatów, znacznika i danych Sieć pozostaje bezczynna w przypadku inicjalizacji lub po zgubieniu znacznika Każdy węzeł nadrzędny obserwuje stan sieci Po przekroczeniu czasu przeterminowania T TO (różny dla każdego węzła związany z adresem węzła) węzeł uznaje się za posiadacza znacznika i rozpoczyna inicjalizację pierścienia obiegu znacznika T TO = (6 + 2 *TS)* T SL PSI/SCR 2016 67

Warstwa liniowa sieci PROFIBUS - protokół dostępu do kabla planowanie obciążenia sieci Minimalną długość cyklu obiegu znacznika można wyznaczyć z następującego wzoru: T TR = n*(t TC + T MCh ) + k* T MCi + m* T MCr n liczba węzłów nadrzędnych k przewidywana liczba transakcji niepriorytetowych m przewidywana liczba powtórzeń transakcji T TC czas przekazania znacznika T MC czas trwania transakcji priorytetowej (h), niepriorytetowej (i), powtórzenia (r) PSI/SCR 2016 68

Warstwa liniowa sieci PROFIBUS - protokół komunikacyjny Warstwa liniowa przekazuje komunikaty nadawane i odbierane przez użytkowników różnych węzłów za pośrednictwem portów Każdy port zawiera zestaw buforów, do których zapisywane są dane przenoszone przez komunikaty sieciowe PSI/SCR 2016 69

Węzeł nadrzędny Warstwa liniowa sieci PROFIBUS - protokół komunikacyjny Węzeł podrzędny program B program A partner programu A program D Port 1 Port 2 wy we wy we Port 1 Port 2 wy we wy we Etap 2 Etap 1 PSI/SCR 2016 70

Znak komunikatu Warstwa liniowa sieci PROFIBUS - protokół komunikacyjny PSI/SCR 2016 71

Warstwa liniowa sieci PROFIBUS - protokół dostępu do kabla inicjalizacja pierścienia obiegu znacznika Protokół komunikacyjny zawiera pięć rodzajów komunikatów sieciowych: 1. SD1 przenosi polecenia zakodowane w znaku FC i nie zawiera danych 2. SD2 komunikat z polem danych o zmiennej długości, zapisanej w znakach LE i LEr 3. SD3 komunikat z polem danych o długości 8 bajtów 4. SD4 komunikat przenoszący znacznik przekazywany następnemu węzłowi w pierścieniu obiegu znacznika 5. SD5 jednoznakowy komunikat potwierdzenia PSI/SCR 2016 72

Warstwa liniowa sieci PROFIBUS - protokół komunikacyjny Struktura komunikatów sieciowych Polecenie Stała długość danych Zmienna długość danych Potwierdzenie Znacznik SD1 DA SA FC FCS ED SD3 DA SA FC DANE FCS ED SD2 LE LEr DA2 DA SA FC DANE FCS ED SD5 SD4 DA SA SD ogranicznik początkowy; ED ogranicznik końcowy; FCS suma kontrolna DA adres węzła odbiorcy; SA adres węzła nadawcy; FC znak sterujący Łączna długość komunikatu nie może przekroczyć 255 znaków PSI/SCR 2016 73

Ramka protokołu komunikacyjnego Warstwa liniowa sieci PROFIBUS - protokół komunikacyjny Komunikat akcji (SRD - request) SLAV VE DP SYN SD2 LE LEr DA2 DA SA FC DANE FCS ED Nagłówek DANE WYJŚCIOWE Stopka Komunikat odpowiedzi (SRD - response) MAS STER DP ED FCS DANE FC SA DA DA2 LEr LE SD2 Stopka DANE WEJŚCIOWE Nagłówek SYN czas synchronizacji PSI/SCR 2016 74

Usługi Warstwy Liniowej sieci PROFIBUS PSI/SCR 2016 75

Usługi warstwy liniowej sieci PROFIBUS Warstwa liniowa realizuje cztery podstawowe usługi: 1. Wysyłanie danych z potwierdzeniem SDA (ang. Send Data with Acknowledge) 2. Wysyłanie danych bez potwierdzenia SDN (ang. Send Data with No acknowledge) 3. Wysyłanie danych i odebranie odpowiedzi SRD (ang. Send and Request Data with reply) 4. Cykliczne wysyłanie danych i odbieranie odpowiedzi CSRD (ang. Cyclic Send and Request Data with reply) PSI/SCR 2016 76

Uszczegółowienie specyfikacji dla Sieci PROFIBUS DP PSI/SCR 2016 77

Warstwowa struktura - Sieci PROFIBUS DP W sieciach PROFIBUS DP wyróżnia się trzy podstawowe rodzaje węzłów: Węzeł nadrzędny DP Węzeł nadrzędny DP Węzeł podrzędny DP II rodzaju I rodzaju 7. Aplikacji (Program) 7. Aplikacji (Program) 7. Aplikacji (Program) (FMS) (FMS) (FMS) Program Program Program 6. Prezentacji użytkownika 6. Prezentacji 6. Prezentacji użytkownika użytkownika 5. Sesji 4. Transportowa 3. Odwzorowanie łącza (DDLM) 2. Łącza danych (FDL) (liniowa) 1. Fizyczna (PHY) 5. Sesji Sprzęg 4. Transportowa użytkownika (slave) 3. Odwzorowanie łącza (DDLM) 2. Łącza danych (FDL) (liniowa) 1. Fizyczna (PHY) 5. Sesji Sprzęg 4. Transportowa użytkownika (slave) 3. Odwzorowanie łącza (DDLM) 2. Łącza danych (FDL) (liniowa) 1. Fizyczna (PHY) PSI/SCR 2016

Warstwowa struktura - Sieci PROFIBUS DP Struktura sieci PROFIBUS DP może zawierać wiele węzłów nadrzędnych I rodzaju oraz opcjonalnie węzeł nadrzędny II rodzaju (pracujący jako programator sieci lub stacja konfiguracyjno-diagnostyczna) Do funkcji odwzorowania łącza użytkownik ma dostęp tylko w przypadku programowania węzła II rodzaju Wszystkie funkcje służące do komunikacji węzłów nadrzędnych mogą być wywoływane tylko przez węzeł nadrzędny II rodzaju, któremu węzeł nadrzędny I rodzaju może wyłącznie odpowiadać Sprzęg użytkownika w węźle nadrzędnym I rodzaju oraz w węzłach podrzędnych obejmuje stały zbiór aplikacji Prawo nadawania i odbierania komunikatów przez określony czas posiada węzeł nadrzędny który w danej chwili przejął umowny znacznik PSI/SCR 2016 79

Warstwowa struktura - Sieci PROFIBUS DP Program użytkownika Dane Dane Dane Parametry wejściowe wyjściowe diagnostyczne sieci Parametry Węzłów biernych Funkcje Sprzęg użytkownika Funkcje odwzorowania łącza Warstwa łącza danych (liniowa) Warstwa fizyczna PSI/SCR 2016 80

Warstwowa struktura - Sieci PROFIBUS DP Źródło: www.profibus.com PSI/SCR 2016 81

BIBLIOGRAFIA http://www.profibus.com Sacha K. Sieci miejscowe PROFIBUS. Mikom, Warszawa 1998 PROFIBUS PNO. PROFIBUS Technologie i Aplikacje, 2004 PSI/SCR 2016 84

Dziękuję za uwagę!!! PSI/SCR 2016 85