Введение

Что такое PROFIBUS?

PROFIBUS — это широко распространенная универсальная открытая полевая шина для задач автоматизации. Стандартизация согласно IEC 61 158 / EN 50 170 обеспечивает защиту Ваших инвестиций в будущем.
PROFIBUS определяет технические и функциональные особенности последовательной полевой шинной системы, по которой могут объединяться распределенные устройства автоматизации различных уровней: от нижнего (уровень датчиков/исполнительных устройств) до среднего уровня производительности (уровень ячеек).
Потребности пользователей в открытой коммуникационной системе связи, независимой от производителей, стали причиной спецификации и стандартизации протокола PROFIBUS.

Установки с оборудованием разных изготовителей

Благодаря тестам на совместимость, проводимых испытательными лабораториями, авторизированными PROFIBUS International и сертификации устройств PNO, пользователь может быть абсолютно уверен в том, что качество и функциональ ность обеспечены даже в установках с оборудованием разных изготовителей.

Варианты PROFIBUS

PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification) – универсальное решение для коммуникационных задач на полевом уровне и
уровне ячеек промышленной иерархии коммуникаций.
PROFIBUS PA (Process Automation) – вариант шины для применений в области автоматизации технологических процессов.
PROFIBUS PA использует взрывобезопасную технологию передачи данных, определённую в IEC 61158-2.
PROFIBUS DP (Distributed I/Os) – этот оптимизированный по скорости вариант, разработанный специально для коммуникации систем автоматизации с децентрализованными станциями периферийных устройств и приводами. PROFIBUS DP отличают следующие параметры:

• очень короткое время реакции
• высокая помехоустойчивость

PROFIBUS DP заменяет дорогостоящую технику параллельной передачи сигналов уровня 24 В и технику передачи результата
измерения 0/4 – 20 мА.

PROFIBUS и SIMOTION

SIMOTION использует шину PROFIBUS и протокол PROFIBUS DP.

Общее описание

Сети PROFIBUS DP/PA используются для построения систем распределенного ввода-вывода систем автоматизации SIMATIC S7/C7/WinAC, в состав которых могут входить программируемые контроллеры, станции распределенного ввода-вывода, приборы полевого уровня и т.д.

PROFIBUS отвечает требованиям международного стандарта IEC 61158 и является высокопроизводительной открытой сетью полевого уровня с малым временем цикла, поддерживающей следующие коммуникационные протоколы:

PROFIBUS DP (для систем распределенного ввода-вывода)

используется для скоростного обмена данными с приборами полевого уровня системы распределенного ввода-вывода (например, со станциями SIMATIC ET 200 или приводами). Применение PROFIBUS DP/PA оправдано в тех случаях, когда датчики и исполнительные механизмы расположены на больших площадях.

Датчики и исполнительные устройства подключаются к приборам полевого уровня или непосредственно к сети. Обмен данными между программируемыми контроллерами/ компьютерами и приборами полевого уровня выполняется по технологии ведущее/ведомые устройства.

PROFIdrive

Профиль, поддерживаемый системами SIMOTION для организации обмена данными с приводами через PROFIBUS с поддержкой режима тактовой синхронизации (изохронного режима). Изохронный режим позволяет синхронизировать работу центрального процессора, входов и выходов и программы пользователя с циклами передачи данных через PROFIBUS.

PROFIsafe

Профиль, используемый для организации обмена данными между компонентами распределенных систем автоматики безопасности и противоаварийной защиты (F-систем) через каналы PROFIBUS DP.

PROFIBUS PA (Process automation)

расширение PROFIBUS DP для обеспечения обмена данными и подвода питания к приборам полевого уровня в соответствии с требованиями международного стандарта IEC 61158-2 (тот же протокол, другое исполнение).

PROFIBUS FMS (fieldbus message specification)

для обеспечения обмена данными между программируемыми контроллерами различных производителей. Используется для распределения задач управления между различными контроллерами

Полная открытость

Полная открытость PROFIBUS DP позволяет объединять в рамках единой системы управления компоненты автоматизации различных производителей.

Международные стандарты IEC 61158/EN 50170 гарантируют надежную защиту Ваших инвестиций.
Более 1200 широко известных мировых производителей выпускает более 2000 наименований различных продуктов и систем с встроенным интерфейсом PROFIBUS DP.
Со своей стороны Siemens предлагает для этой сети широкую гамму центральных процессоров, сетевых компонентов, приборов полевого уровня, коммуникационного программного обеспечения.

PROFIBUS характеризуется следующими функциями:

• Дистанционное обслуживание устройств децентрализованной периферии, а также обмен данными в соответствии с требованиями международных стандартов IEC 61158/EN 50170.

• Возможность подключения оборудования любых производителей, поддерживающих стандарты IEC 61158/EN 50170 (PROFIBUS поддерживает свыше 600 крупных производителей электротехнического оборудования и средств автоматизации).

• Стандарт сети полевого уровня, определяющий физические характеристики среды передачи данных, методы доступа к данным, протокол передачи данных и требования к интерфейсу пользователя.

• Связь полевого уровня: PROFIBUS-DP (Distributed Periphery) – для скоростного обмена данными с приборами полевого уровня; PROFIBUS-PA (Process Automation) – для обмена данными с устройствами, расположенными в зонах повышенной опасности.

• Обмен данными: PROFIBUS FMS (Field Bus Message Specification) – для обмена данными между интеллектуальными устройствами автоматизации.

PROFIBUS – мощная открытая высокоэффективная промышленная сеть, гарантирующая простую организацию передачи данных.

Полное соответствие международным стандартам, простая организация связи с оборудованием различных производителей.

Конфигурирование, запуск и обслуживание из любой точки сети. Высокая гибкость, простота установки и модификации сети.

PROFIBUS в пирамиде коммуникаций

Характеристики

• Высокая степень защиты передачи данных.
• Стандартная структура сообщений.
• Возможность свободного подключения и отключения узлов во время работы сети.
• Наличие топологий с повышенной надежностью функционирования.
• Наличие электрических, оптических и инфракрасных каналов связи.
• Возможность использования сетевых компонентов других производителей.
• Простая и ясная архитектура сети.

Конструкция

Участники шины

PROFIBUS DP различает 2 различных класса ведущих устройств (Master) и один класс ведомых устройств (Slave):

Ведущее устройство DP, класс 1:
Ведущее устройство класса 1 является центральным компонентом в PROFIBUS DP. Центральная станция ведущего устройства
обменивается информацией с распределёнными станциями (ведомые DP) с фиксированным циклом сообщений.

Ведущее устройство DP, класс 2:
Устройства данного типа (устройства программирования, конфигурирования и управления) используются во время ввода в эксплуатацию, конфигурирования DP-системы, для диагностики и управления при нормальной работе. Ведущее устройства DP
класса 2 можно использовать, например, для чтения входов, выходов, для диагностирования и конфигурирования данных ведомых устройств.

Ведомое устройство DP:
Ведомое устройство DP — это устройство ввода/вывода, которое получает выводимые данные или задания от ведущего устройства DP и посылает ему в качестве ответа информацию о входах, измеренные и текущие значения. Ведомое устройство DP никогда не посылает данные самостоятельно, а только по запросу от ведущего устройства DP.
Объём входных и выходных данных зависит от устройства, может быть максимально 244 байт на одно ведомое устройство и передаётся напрямую.

Функции

Функции PROFIBUS DP

Набор функций может отличаться для ведущих и ведомых устройств DP. Набор функций разделяется на DP-V0, DP-V1 и DPV2.

DP-V0:
Функции ведущего устройства состоят из функций «Конфигурирование», «Назначение параметров», «Чтение диагностических данных», а также функций циклического чтение входных/текущих значений и запись выходных/заданных значений.

DP-V1:
Функциональные расширения DP (DP-V1) позволяют выполнять также ациклические функции чтения и записи параллельно выполнению циклического обмена. Этот тип ведомых устройств должен снабжаться расширенными данными параметрирования во время пуска, а также во время работы. Эти ациклически передаваемые данные параметрирования изменяются редко по сравнению с циклически передаваемыми заданиями, истинными значениями и результатами измерения, и передаются с более низким приоритетом параллельно к высокоскоростной передаче данных. Таким образом можно передавать подробные данные диагностирования.

DP-V2:
Функциональные расширения ведущих устройств DP (DP-V2) охватывает главным образом тактовую синхронизацию и прямой обмен данными между ведомыми устройствами DP.
Тактовая синхронизация реализуется применением постоянного сигнала синхронизации на шине. Этот циклический, эквидистантный такт посылается ведущим устройством всем участникам шины в качестве глобальной телеграммы управления DP. Ведущие и ведомые устройства могут синхронизировать свои приложения по этому сигналу. Дрожание сигнала синхронизации от цикла к циклу не более 1 мкс.
Прямой обмен данными между ведомыми устройствами реализуется на основе модели «Издатель/Подписчик». «Издатель» предоставляет свои входные/истинные данные и результаты измерений другим ведомым устройствам, «Подписчикам», для чтения.
Это осуществляется посылкой широковещательной телеграммы в качестве ответа ведущему устройству, т.е. обмена происходит циклически.

Устройства SIMOTION и PROFIBUS DP

Устройства SIMOTION могут использоваться и как ведущие и как ведомые DP устройства, они поддерживают все коммуникацион
ные функции (DP-V0, DP-V1 и DP-V2).