Стандартные сети profibus

Данные сети с начала 90-х годов получают все более широкое распространение среди европейских производителей средств автоматизации. Специальная организация пользователей сетей PROFIBUS PUO (Profibus User Organization) проводит сертификацию устройств на соответствие утвержденному стандарту PROFIBUS. Более 1600 заводов, исследовательских институтов, заказчиков средств, автоматизации входят в эту организацию.

Использование сети на разных уровнях и в разных условиях обеспечивается тем, что сеть поддерживает три разных вида протоколов:

– протокол Profibus DP для децентрализованного соединения и быстрой коммуникации блоков ввода/вывода и интеллектуальных приборов;

– протокол Profibus FMS для решения сложных коммуникационных задач на контроллерном уровне управления;

– протокол Profibus PA для повышенных требований к безопасности.

Все три вида протокола используют общий канальный уровень (второй уровень по модели OSI), а протоколы Profibus DP и Profibus FMS имеют одинаковые первый (физический) и второй (канальный) уровни протокола.

Характеристики сети PROFIBUS–DP

Сеть предназначена для связи выносных блоков ввода/вывода и интеллектуальных приборов с контроллерами.

Ниже перечислены основные характеристики сети.

Физически передача данных в сети осуществляется через порт RS–485 и экранированную витую пару длиною до 9,6 км, либо через оптоволоконный кабель длиною до 90 км.

Сеть обеспечивает любые виды соединений: шина, дерево, звезда, кольцо.

Метод доступа к сети: ведущий/ведомый. В сети возможно наличие нескольких ведущих устройств; при этом либо каждое ведущее устройство обслуживает свои ведомые, либо одно из них организует работу ведомых, а другие диагностируют, конфигурируют и производят другие фоновые операции. Записывать данные в ведомое устройство может только одно ведущее устройство. Сами ведущие узлы общаются между собою с помощью маркера.

Общее число устройств на сети до 126, из которых 32 узла могут быть ведущими.

Скорость передачи данных на витой паре варьируется от 9,6 Кбит/с до 1,5 Мбит/с. При длине витой пары 200 м скорость максимальна 1,5 Мбит/с.

Длина сети на витой паре до 1,2 км или до 4,8 км с повторителями. Длина сети на оптоволокне – до 23 км.

Основа работы протокола – циклический опрос ведомых устройств; кроме того, существуют ациклические функции диагностики, конфигурирования диапазонов измерения и т. п.

Передаваемые устройствами диагностические сообщения имеют три уровня иерархии: диагностика всего устройства (например, упало напряжение питания), диагностика модуля устройства (например, отказал 8-ми канальный цифровой модуль выходных сигналов), диагностика канала (например, в канале А модуля Б не проходит сигнал).

В сети реализована коррекция ошибок: в любой посылке данных 3 ошибочных бита будут обнаружены, а 1 ошибочный бит может быть восстановлен.

В каждом сеансе связи ведомое устройство может передать до 246 байт информации, обычно передается 32 байта.

При скорости 1,5 Мбит/с передача 512 бит данных, распределенных между 32 устройствами, занимает 6 мс; та же передача при скорости 0,5 Мбит/с занимает 18 мс.

Характеристики сети PROFIBUS–FMS

Этот протокол предназначен для работы на цеховом (контроллерном) уровне для соединения контроллеров между собою и с рабочими станциями операторов. На этом уровне часто обмен информацией осуществляется по запросу прикладного процесса и не является циклическим, поэтому время реакции здесь может быть менее существенно, чем функциональные возможности сети. Протокол оперирует с передачей массивов информации и воспринимает понятия переменная, массив, запись, область памяти, событие, проводит логическую адресацию.

Основные характеристики соответствуют протоколу Profibus DP, скорость передачи данных на витой паре до 500 Кбит/с.

Характеристики сети PROFIBUS–PA

Специализированный протокол для передачи данных от выносных блоков ввода/вывода и интеллектуальных приборов к контроллерам во взрывоопасных средах. По протоколу канального уровня Profibus PA полностью идентичен Profibus DP, но он имеет иную физическую реализацию: безопасное низковольтное исполнение. Коммутация устройств реализуется на одной витой паре, которая одновременно используется для информационного обмена и для питания устройств. Основные области применения этого протокола – предприятия химии, нефтехимии, нефтепереработки.

Скорость передачи данных на витой паре до 31 Кбит/с.