2 3 ISIP 2015 Predavanja - Profibus

Protokoli vieg reda PROFIBUS

Industrijski sistemi i protokoli -

predavanje 7

Rev 2010.1

PROFIBUS protokol 2/46

1 Uvod u PROFIBUS protokol

1.1. Tipovi PROFIBUS protokola

1.2. Podruje primene PROFIBUS protokola

2 Tri nivoa PROFIBUS protokola

2.1. Fiziki nivoi PROFIBUS protokola - OSI model nivo 1

2.1.1. Fiziki nivoo PROFIBUS DP

2.1.2. Fiziki nivo PROFIBUS PA

2.2. Nivo podataka PROFIBUS protokola OSI nivo 2

2.2.1. Master-slave komunikacija i master-master komunikacija

2.2.2. Tipovi FDL telegrama

2.2.3. Tipovi servisa FDL telegrama

2.3. Nivo aplikacije OSI nivo 7

3 Razmena podataka i kontrola PROFIBUS linije

3.1. Tipovi PROFIBUS DP ureaja

3.2. Adrese PROFIBUS DP ureaja

3.3. Parametrizacija PROFIBUS sistema

3.4. PROFIBUS DP funkcije/servisi

3.5. PROFIBUS start-up, parametrizacija i konfiguracija

3.5.1. Siguran start-up slave jedinice

3.5.2. Master start-up sa parametrizacijom i konf. slave jedinica

3.6. Jedan ciklus razmene podataka izmeu PROFIBUS master i slave

3.7. Tipovi PROFIBUS ciklusa

3.7.1. PROFIBUS DP-V0 , ciklina razmena podataka

3.7.2. PROFIBUS DP-V1 , ciklina i aciklina razmena podataka

3.7.3. PROFIBUS DP-V2 , mogunost slave- slave komunikacije

Sadraj

ta je PROFIBUS protokol ?


ta je PROFIBUS protokol ?

PROFIBUS (Process Field Bus) protokol nastaje 1987. godine u Nemakoj

Vie institucija i firmi zapoinje projekat bit-serijskog fieldbus sistema i kao rezultat se namee PROFIBUS kao industrijski standard.

PROFIBUS postaje i deo meunarodnih standarda IEC 61158 i IEC 61784.

Prvo je nastao veoma sloeni PROFIBUS FMS koji nije bio podesan za rad u realnom vremenu usled komplikovanih zahteva tokom komunikacije.

Efikasniji PROFIBUS DP (Decentralized Periphery) zamenjuje PROFIBUS FMS

Za automatizaciju na nivou polja se javlja PROFIBUS PA (Process Automation)

Za internet i Ethernet komunikaciju razvija se PROFINet

Danas je PROFIBUS vodei fieldbus na svetskom tritu s vie od 20% udela, otprilike 500 000 podranih aplikacija i vie od 2000 PROFIBUS proizvodarazliitih proizvoaa (PLC, elektrinih pogona, mernih senzora, aktuatora, itd) .


Tipovi PROFIBUS: DP, PA i PROFINet

PROFIBUS DP (Decentral. periferije) se koristi u veini PROFIBUS aplikacija. Protokol je prost i optimiziran je za veoma brzu komunikaciju izmeu PLC ili centralizovanog PC sa vie rasprostranjenih ulazno/izlaznih ureaja, aktuatora i senzora na nivou polja. Uglavnom se koristi u proizvodnoj automatizaciji. Danas PROFIBUS DP podrava tri naina komunikacije na liniji i dostupan je u tri funkcijske verzije DP-V0, DP-V1 i DP-V2. Podrava rad i sa vie master kontrolera, veliku brzinu prenosa (do 12 Mbit/s) i to preko oklopljene upletene parice (twisted pair) ili preko optikih kablova.

PROFIBUS PA (Process Automation) je namenjen za jeftinu (dvoinu) i pouzdanu komunikaciju potrebnu u procesnoj automatici. PROFIBUS PA se koristi za povezivanje vie merne opreme sa procesnim kontrolerom preko jedne zajednike linije i odlina je zamena za stari analogni sistem u kome je svaki merni signal prenoen zasebno, strujnim signalom u opsegu 4-20 mA. Poto koristi strujne signale niske amplitude idealan je i za petro-hemijsku indust. Mana mu je ipak relativno spora komunikacija (31.25 kbit/s). Super mu je to istom linijom sa signalom dovodi i napajanje udaljenim slave jedinicama.

PROFINet je otvoren industrijski Ethernet standard nastao integracijom PROFIBUS DP sa Ethernet tehnologijom. PROFINet koristi TCP/IP i IT standarde, ali je u sutini Ethernet koji radi u realnom vremenu i potpuno se integrie sa PROFIBUS-om. On potpuno potiskuje iz upotrebe stari protokol PROFIBUS FMS.


Gde se PROFIBUS protokol primenjuje ?

Profibus se moe nai u svim mreama i delovima fabrike.


ta PROFIBUS omoguuje ?

1. Veza vie master ureaja sa vie slave ureaja preko iste linije (konfiguracija pri startu zatim razmena podataka )

2. Sinhronizovani rad, rad u realnom vremenu 3. Direktnu razmenu podataka dva slave ureaja


Nivoi PROFIBUS protokola

Profibus protokol je dizajniran tako da Profibus poruka moe da prolazi kroz razliite mree t.j. fizike medijume. Ali, sama poruka i dalje ostaje ista, t.j. nosi iste informacije.

Slino je i kod interneta. Jedna ista poruka moe da prie kroz razliite linije za prenos, razliite medije (bakarne ice, optiku, wireless...)

Time se namee potreba za razdvojanjem definicije fizikog medija za prenos koji protokol podrava i definicije tipa poruke koja se prenosi. Profibus podrava nekoliko medija za prenos na svog fizikom, prvom, nivou protokola i samo jedan protokol za prenos.

Na primer, re u srpskom jeziku ima svoje znaenje, i za to postoji ujednaen protokol za razumevanje. Ali, ta ista re se moe preneti govorom, pisanjem , strujom .. Znai imamo barem TRI fizika nivoa (medija) za prenos rei srpskog jezika a samo JEDAN nivo podataka koji na primer definie kako redosled slova u nekoj rei.


Nivo 1 fiziki nivoPROFIBUS je protokol namenjen za prenos podatak preko vie razliitih tipova fizikih linkova, na primer - Diferencijalni napon preko upletenih bakarnih provodnika - ili svetlo preko optike veze - ili struja u mA Sve je to u vezi fizikog prenosa, kako e se jedan bit postaviti na predaji, preneti preko medija i protumaiti na prijemu.To su sve dozvoljene verzije najnieg nivoa protokola, nivoa 1.

Nivo 2 nivo podataka A kakva je struktura paketa bajtova unutar jedne poruke, ko i kada poinje slanje, ko i kako odgovara?Ovo treba definisati i usaglasiti nezavisno od prvog nivoa, to je data link nivo ili nivo 2.

Nivo 7 nivo aplikacije Ko e da koristi te podatke , naravno neki program ili aplikacija. Ovaj nivo ne brine ni kako su stigli bitovi, ni kako razmenjeneporuke, on koristi gotove dobijene podatke.To je nivo 7.

Tri nivoa PROFIBUS protokola

Profil za pogon regulisan po brzini

SD1 DA SA FC FCS ED


Nivoi PROFIBUS protokola poreeni sa OSI

OSI nivo PROFIBUS DP PROFIBUS PA

PNO profili za DP ureaje PNO profili za PA ureaje

DP-V0 DP-V1 DP-V2 DP-V0

DP-V1 DP-V2

7 aplikacija --- ---

6 prezentacija --- ---

5 Sesija --- ---

4 Transport --- ---

3 Mrea --- ---

2 Data link Fieldbus Data link (FDL) Fieldbus Data link (FDL)

1 Fiziki nivo RS485 / optika vlakna Manchester Bus Powered

Fiziki nivoi Profibus protokola OSI model nivo 1

PROFIBUS DP i PA su protokoli kod kojih se samo fiziki nivo (nivo medija za prenos) razlikuje, sve ostalo je identino. Time je omogueno da jedan master moe transparentno da komunicira sa slave ureajima koji rade na PROFIBUS DP i/ili PA mrei.


Tri fizika nivoa PROFIBUS DP i PA

PROFIBUS DP1. RS485 veza (PROFIBUS H2) - RS485 podaci mogu da se prenose u oba smera,ali ne u isto vreme. Prenos podataka se vri preko dve oklopljene upletene parice.Mogue su brzine prenosa od 9.6 kbit/s do 2 Mbit/s. Dozvoljena duina kabla izmeudva repetitora je od 100 do 1200 m.Svi ureaji su spojeni u zajedniku sabirnustrukturu.2. Optika veza (PROFIBUS - FO) - Plastina ili staklena optika vlakna mogu da sekoriste na udaljenostima do 80 m i 15 km, respektivno. Ovaj tip prenosa nije osetljivna elektromagnetne smetnje i uvek obezbeuje galvansko odvajanje izmeu indivi-dualnih stanica na liniji. Optika veza se ostvaruje primenom dve tehnologije, OLM(optical link module) i OLP (optical link plug).

PROFIBUS PA3. Fiziki nivo PROFIBUS PA je definisan standardnom , IEC 1158-2 (PROFIBUS-H1).Koristi MBP (Manchester Bus Powered) tehnologiju za prenos, koja obezbeuje prenosnapona napajanja i podataka preko iste linije za vezu. Nivo napajanja je moguesmanjiti, to omoguuje da se dobije sertifikat za PROFIBUS PA opremu ak i ueksplozivnim sredinama. Brzina prenosa na PROFIBUS PA liniji je relativno niska iuvek ista, fiksirana na 31.25 kbit/s.


1. Fiziki nivoi PROFIBUS DP - RS 485

idle line

(1)

START

(0)

0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 p 1

STOP

(1)

idle line

PARITY PORUKA

(0xA6)

Logika

a)

b)

RxD/TxD -P

RxD/TxD -N

PROFIBUS protokol koristi RS485 niz bitova za prenos

PROFIBUS DP ove bitove prenosi diferencijalno, preko dve ice



Uvrnute parice, RS485, multidrop konfiguracija

DESNO9-pinski konektor ka PLC

LEVOUlaz i izlaz ka liniji (Dve mogunosti)- Ulaz i izlaz-Ulaz + terminator linije

PROFIBUS DP konektor



Uvrnute parice, RS485, multidrop konfiguracija

Terminator(Node 1 , Node N)

Multidrop (Node 2 .. Node N-1)



NDE220-NO NDE230-NO

PLC ili neki drugi Profibus ureaj

PLC ili neki drugi Profibus ureaj

Viak za programiranje


2. Fiziki nivoi PROFIBUS DP FO Fiber optic

Fiziki link kod PROFIBUS DP FO su plastina ili staklena optika vlaknaMogu da se koriste na udaljenostima do 80 m (plast.) i 15 km (opt.), Prenos nije osetljiv na elektromagnetne smetnje.Prenos uvek obezbeuje galvansko odvajanje izmeu stanica na liniji.


3. Fiziki nivoi PROFIBUS PA- Manchester II kod

PROFIBUS PA linkom se ne prenosi samo podaci , nego i napajanjeureaja u polju. Zamenjuje staru 4-20mA instalaciju i komunikaciju, bez potrebe za promenom kablova.

MBP (Manchester-encoded, Bus Powered) technology, a 2-wire technology which combines functions of data transmission and power supply, is usually used PROFIBUS PA.

MBP-IS (IS = intrinsically safe) is available for use in hazardous areas. With short-circuit protection and power limitation, the installation technology supports the explosion protected operation of field devices.

Bitovi informacije se prenose po Manchester kodu

Sa konstantnih 10 mA se prenosi napajanje



Koga zanima Manchester kod. Code which the encoding of each data bit has at least one transition and occupies the same time. It is, therefore, self-clocking, which means that a clock signal can be recovered from the encoded data.Manchester code is widely-used (e.g. in Ethernet!!!!)

Summary: Manchester code always has a transition at the middle of each bit period and may (depending on the transmitted information) have a transition at the start of the period also.

Each bit is transmitted in a fixed time (the "period"). 0 is expressed by a low-to-high transition, a 1 by high-to-low transition (or reverse). The transitions which signify 0 or 1 occur at the midpoint of a period. Transitions at the start of a period are overhead and don't signify data.



PROFIBUS PA konektori

Spoj (junction) Terminator

Data link nivo Profibus protokola OSI model nivo 2

Zadatak data link nivoa jednog protokola jeste da definie strukturu poruke koja se prenosi, kada se prenosi, i ko i kako na nju odgovara.

PROFIBUS DP i PA imaju isti data link nivo. To znai da se ista poruka po potrebi moe prenositi kroz razliite fizike nivoe i da jedan master moe transparentno da komunicira sa slave ureajima koji rade na PROFIBUS DP, PROFIBUS DP (FO) ili PROFIBUS PA mrei.


Nivo podataka PROFIBUS DP i PA FDL nivo

Drugi nivo PROFIBUS protokola definie:

kontrolu pristupa liniji, sigurnost podataka, procesiranje telegrama.

Drugi nivo kod Profibus protokola ujedno definie i master-slave proceduru proceduru prosleivanja tokena u sluaju vie mastera na liniji(master koji ima token ima pravo pristupa liniji!).

Ovaj nivo se u sluaju PROFIBUS-a naziva FDL (Fieldbus Data Link)i isti je za PROFIBUS DP i PROFIBUS PA.


Nivo podataka razmena podataka

Podaci se razmenjuju na liniji korienjen FDL telegrama. Aktivna master stanica (razni kontroleri) inicira komunikaciju

slanjem telegrama odabranoj slave jedinici. Slave stanica (uglavnom senzori i aktuatori) odgovara na

telegram od strane mastera koji je kontrolie.

Linija moe imati vie master stanica, koje kontroliu vie svojihslave jedinica. Master jedinice ciklino dobijaju token, liniju moesa koristi samo ona master jedinica koja ima token.

Master slave ciklus (request i response)


Nivo podataka tipovi FDL telegrama

1. Telegram bez podataka

SD1 DA SA FC FCS ED

Start identifikator 1 (0x10) Definie telegram bez podataka

Destination address Destinaciona adresa poruke ( 1byte)

Source address Izvorna adresa poruke (1byte)

Function code (frame control) Kod funkcije/servisa koju treba izvriti i njen prioritet na liniji ( high ili low) (1byte)

Frame checking sequence Checksum byte. Nainjen AND funkcijom svih bajtova poruke, uz ignorisanje overflow-a

End delimiter Stop bajt ( 0x16)

DA

SA

FC

FCS

ED

SD1



3. Telegram sa fiksnim brojem podataka

Protocol data unit Podaci koji se prenose (8 bytes)

SD3

SD3 DA SA FC Protocol Data unit FCS ED

Protocol Data unit

Start identifikator 3 (0xA2) Definie da stietelegram sa fiksnim brojem podataka



2. Telegram sa promenjivim brojem podataka

Protocol data unit Podaci koji se prenose (X bytes)

SD2

Protocol Data unit

Start identifikator 3 (0x68) Definie da stietelegram sa fiksnim brojem podataka

SD2 Le Ler SD2 DA SA FC DSAP SSAP Protocol data unit FCS ED

Le

Le1

DSAP

SSAP

Duina Protocol data unit plus DA,SA,FC,DSAP,SSAP.

Destinaciona servisna taka

izvorna servisna taka



4. Telegram potvrde -ACK

Brief Acknowledgement (0xE5) Potvrda prijema poruke iizvrenja komande. Samo jedan bajt, da se ne gubi vreme imesto na liniji.

SC

SC

Posle svake poruke na liniji oekuje se potvrda sa destinacione adrese da je poruka stigla. SC je jednobajta kratka potvrda, ona nema nikakav checksum ali jasno je: ako stigne bez greke onda je sve prolo u redu. Ako ne stigne ili stigne sa grekom, svakako e se originalna poruka ponoviti.

Tip ACK koji FDL telegram zahteva se definie u FC poljuoriginalne poruke : SRD (Send and Request Data with Acknowledge) SDN (Send Data without Acknowledge)



5. Prenoenje TOKEN-a

SD4 DA SA

Start identifikator 4 (0xDC) Definie TOKEN telegram

Destination address Destinaciona adresa novog masterakoji treba da preuzme liniju ( 1byte)

Source address Izvorna adresa, adresa mastera koji je Zavri sa svojim ciklusom komunikacije na liniji i predajeTOKEN drugom masteru. (1byte)

DA

SA

SD4

Tipovi, funkcije i dozvoljene adrese Profibus ureaja


Tipovi Profibus ureaja

Master jedinice (aktivne stanice)

Class 1 masters - PLC, kontroleri, SCADA stanice, PC. To su centralni kontroleri koji ciklino razmenjuju podatke sa svojim distribuiranim slave jedinicama u tano odreenim vremenskim ciklusima. Mogu je i aciklini prenos podataka.

Class 2 masters konfiguracioni ureaji, monitori linije, dijagnostiari. Uglavnom ne ostaju trajno spojeni za liniju, slue samo kao ininjerski alat pri konfiguraciji i dijagnostici PROFIBUS sistema. Mogu da iniciraju ili prekinu ciklinu/aciklinu komunikaciju u bilo kom trenutku.

Slave jedinice (pasivne stanice)

To su razni I/O blokovi, merni ureaji, aktuatori, ventili, elektrini pogoni. Ovi ureaji mere ili kontroliu procesne veliine. Iako vode vanu ulogu u svom distribuiranom delu proizvodnog procesa (ili celom procesu), po pitanju komunikacije su veoma pasivni, i odgovaraju samo na zahteve telegrame pristigle od mastera.


Dozvoljene adrese Profibus ureaja

DA SA

PROFIBUS mrea moe sadrati vie master i slave ureaja

U PROFIBUS mrei svaka ova jedinica mora imati jedinstvenu adresu preko koje ona direktno komunicira.

Adresa jedinice je uglavnom podeena lokalno, preko lokalnih podeavanja. Alternativa je da se adresa jedinice podesi preko konfiguracionog ureaja (class 2 master) tokom inicijalizacije PROFIBUS linije.

Postoji 128 mogunosti za adrese na jednoj PROFIBUS liniji, brojevi od 0 do 127. Ali,

adresa 127 je rezervisana za broadcast, poruka svima na liniji normalno je da se adrese od 0 do 3 koriste za master ureaje normalno je i da se adresa 126 ostavi za uobiajene standardne ureaje (off the shelf devices)


Obavezne i opcione funkcije Profibus ureaja

FC

Obavezne (Mandatory) i opcione (Optional) funkcije/servisi

Razmena podataka i kontrola pristupa zajednikoj Profibus liniji


Razmena podataka master slave (DP-V0)

Ciklina razmena podataka u kojoj master periodino,u krug ,komunicira sa njemu dodeljenim slave jedinicama.

Ciklina razmena podataka je predviena po funkcijskojverziji Profibus DP-V0. Ciklinu komunikaciju podravaju sveProfibus master i slave jedinice.


Razmena tokena, master master (DP-V0)

Master 1 ciklino razmeni podatke sa svojim slave jedinicama Zatim preputa liniju Masteru 2 (predaje mu token)

Vie mastera koristi isti Profibus za komunikaciju sa svojim slave jedinicama.


Transparentnost razmene Profibus podataka

U veini PROFIBUS jedinica ciklina komunikacija je potpuno transparentna i automatska pod kontrolom PROFIBUS driver programa unutar master jedinica. Sam korisniki program treba

da upie informacije za slanje slave jedinici u njoj odgovarajui deo memorije, te informacije e se poslati kada za to doe vreme u PROFIBUS ciklusu,

kada mu zatrebaju informacije sa ulaza slave jedinica, treba samo da proita deo memorije rezervisan za ulazne podatke tih slave jedinice. Podaci su dobijeniod slave jedinice u zadnjem PROFIBUS ciklusu koji se izvrava u pozadi, nezavisno od korisniog programa.

Ovim se programi master i slave jedinice ne remete i izoluju od same komun.


Aciklina razmena podataka (Profibus DP-V1)

Ciklina razmena podataka u kojoj master periodino,u krug , komunicira sanjemu dodeljenim slave jedinicama.

Kljuna razlika izmeu DP-V1 i DP-V0 je mogunost aciklike komunikacije kodDP-V1. Aciklikih prenos se izvrava po potrebi, paralelno sa ciklinim, ali saniim prioritetom

Ciklini deo radi posao, aciklini se koristi uglavnom za dijagnostiku, monitoring, programiranje..).

Na primer, imamo dva mastera u sistemu. Master 1 ima token i kontroliePROFIBUS liniju itajui ciklino, u fiksnoj sekvenci Slave 1, Slave 2 i Slave 3. Kada zavri sa Slave 3, predaje token Master 2 ureaju koji moe iskoristitiostatak predefinisanog vremena za ceo ciklus da odradi acikliku komunikacijusa slave ureajem. Na kraju ciklusa obavezno vraa token Masteru 1.

Dodatna, aciklina razmena podataka je predviena po funkcijskoj verziji Profibus DP-V1.


Slave-slave razmena podataka - Profibus DP-V2

Ova dodatna funkcija u verziji DP-V2 omoguava direktnu komunikaciju izmeu dva slave ureaja preko broadcast komunikacije, kojom se zaobilazi master ureaja. Neto kao DMA (direct memory access) kod PC raunara. Master inicira ovu razmenu podataka ali kao odgovor na master telegram slave jedinica objavljuje poslate podatke svim ureajima na liniji. Ovim je omogueno da jedan slave direktno poalje podatke drugom slaveu, podaci ne prolaze kroz master ureaj, i nema nepotrebnih requestresponse ciklusa. tedi se vreme !

Dodatna, slave-slave razmena podataka je predviena po funkcijskoj verziji Profibus DP-V2


Istoperiodini nain rada - Profibus DP-V2

Ova funkcija omoguava sinhronizaciju svih master i slave ureaja sa signal taktom, koji je nezavistan od trenutnog optereenja saobraaja na PROFIBUS liniji.

To omoguuje precizno pozicioniranje svih procesa na isti takt signal sa grekom manjom od jedne mikrosekunde.

Sinhronizacija se vri upotrebom global control broadcast message.

Dodatni, istoperiodini nain rada je predvien po funkcijskoj verziji Profibus DP-V2

clock-synchronized Profibus!


Primer - motion control with Profibus DP-V2

With "Motion Control with PROFIBUS DP" not only do you realize the classic HMI functions of communication, monitoring and control, you now also have

Motion Control functions (isochronous mode and slave-slave comm.)Drive engineering (commissioning, configuration, service)Distributed drive engineering

all in one!

PROFIBUS start-up, parametrizacija i konfiguracija


Slave startup

Slave startuje u Reset stanju. Ukoliko nemapodeenu adresu u tom stanju i ostaje. Iz resetstanja izlazi nakon inicijalizacije ili nakon promeneloe adrese, i ulazi u stanje

ekanje parametrizacije je stanje u komeslave prima samo Slave_diag i Get_cfg poruke aiz koga izlazi samo ako dobije Set_Prm funkciju iulazi u stanje

ekanje konfiguracije u kome prima samoSlave_diag, Get_cfg i Chk_Cfg poruke.Chk_Cfg poruka ga konfigurie (tip i koliina IOpodataka za razmenu). Ako primi neuspenuChk_Cfg slave se vraa u ekanjeparametrizacije, ako je Chk_Cfg OK odlazi u

Stanje razmene podataka koje je radnostanje i u kome se odaziva na Data_Exch(uglavnom se koristi) ali i na Rd_Inp, Rd_Out,Chk_Cfg, Set_Prm, Get_Cfg, Slave_Diag. Akoneka od funkcija Chk_Cfg, Set_Prm prijavigreku slave se vraa u ekanje parametrizacijei postavlja neaktivne izlaze.


Master startup i slave konfig.&paramet.

Po dolasku napajanja PROFIBUS masterizvrava svoju inicijalizaciju i zatim prelazi na

Dijagnostiku svih njemu dodeljenih slavejedinica

Menja adresu pojedinih jedinica ako je toneophodno

Vri parametrizaciju svake od njemudodeljenih slave jedinica.

Konfigurie i proverava sve njemudodeljene slave jedinica.

Dijagnostiku svih njemu dodeljenih slavejedinica. Ovo se radi da bi se master uverio da susve jedinice dobro podeene i spremne za rad tjza razmenu podataka sa masterom. Ako je sve okprelazi se u

Fazu cikline razmene podataka, koja jeradna faza.


Normalan i nenormalan master-slave ciklus

Normalan ciklus

nenormalan ciklus(slave zahteva panju)

Aplikacijski nivo Profibus protokola OSI model nivo 7


Profibus profili

Osnovna uloga PROFIBUS DP i PA protokola je prenos podataka od jedne do druge stanice preko PROFIBUS linije. Na nivou protokola PROFIBUS ujedno nudi i tri naina (DP-V0, DP-V1 i DP-V2) razmene podataka izmeu razliitih aplikacija na master ureaju i njemu dodeljenim slave ureajima. One pruaju irok spektar mogunosti za razmenu podataka, od originalne verzija DP-V0 koja podrava samo ciklinu razmenu, preko nadograene verzije DP-V1 koja uz cikliki podrava i acikliki prenos i dodatne dijagnostike funkcije, i konano do DP-V2 verzije koja pored svega pomenutog podrava i direktnu komunikaciju izmeu dva slave ureaja.Ali, PROFIBUS preputa korisnikoj aplikaciji da vodi rauna o prenesenim podacima. Za to se uglavnom koriste DP profili, koji su unapred precizno definisani za odgovarajue tipove ureaja. Za neki tip ureaja se tano precizira koliko ima parametara, kako se menjaju i kako se koriste, i toga se svaki proizvoa ureaja tog tipa koji podrava PROFIBUS mora pridravati.


Neki primeri Profibus profila

Profil za NC/RC Profil za kontrolu robota. Precizni sekvencni dijagrami opisuju kretanje i program kontrole robota sa take gledita vieg komandnog nivoa jedne automatizovane fabrike.

Profil za pogon regulisan po brziniVodei proizvoai pogona su zajedniki definisali PROFIDRIVE profil. Profil definie parametre pogona kao i nain prenosa referentne i stvarne merene vrednosti brzine. Ovim je omogueno korienje pogona razliitih proizvoaa u istom PROFIBUS sistemu. Profil podrava dva moda rada pogona, speed control i positioning.

Profil za kontrolu i praenje procesaHMI (Human Machine Interface) ureaji su razni displeji, tastature koji slue kao veza izmeu oveka i sistema. Ovaj profil definie prostu komunikaciju izmeu HMI ureaja preko PROFIBUS i za to koristi razne dodatne DP funkcije.

Profil za enkoderProfil opisuje kako se enkoderi na osovini, ili linearni enkoderi, povezuju sa PROFIBUS sistemom. Opisuju se podaci koji se prenose, koji se podeavaju (skaliranje), alarmi i dijagnostika.

Profibus veza PLC i frekventnog regulatora


PROFIBUS veza PLC i frekventnog regulatora

SIMATIC MANAGER Danfoss FC302 PLC S7-300

PROFIBUS

Motor 0.75 kWUSB/MPI adapter

PS 307 2A

Frekventni regulator FC 302 Automation Drive (slika 14.4a), proizvoaa Danfoss je namenjen za upravljanje i regulaciju trofaznih asinhronih motora i sinhronih motora sa permanentnim magnetima. FC 302 ima mogunost kontrole motora na etiri razliita naina: U/f specijalni nain rada motora, VVCplus (Voltage Vector Control Plus) i Flux Vector motor control sa povratnom vezom i Flux Vector motor control bez povratne veze.

PLC S7-300 je izabran jer ve poseduje PROFIBUS DP port kojim se direktno povezuje na PROFIBUS mreu. Na levoj strani slike je modul za napajanje PS 307 2A koji mreni napon od 220V AC pretvara u 24V DC i napaja PLC.


Ostvarivanje fizike veze PLC i regulatora

PLC i modul za napajanje Brojem 3 je oznaen PROFIBUS DP port

na PLC-300. Ovaj port se preko prolaznog 9-pinskog Sub D konektora, povezuje na dvoilnu PROFIBUS liniju. Konektor povezuje pin broj 3 sa RxD/TxD-P linijom i pin broj 4 sa RxD/TxD-N PROFIBUS linijom dok signalna masa (pin 5) i napajanje (pin 6) nisu povezani.

Frekventni regulator


Slanje komandi i razmena podataka PLC regulator

PROFIBUS DP profili precizno definiu skup PROFIBUS poruka koje treba da razmenjuju odgovarajui tipovi ureaja. Profil definie kako se zadaje referentna vrednost. Profil definie koliko ureaj ima parametara, kako se menjaju i kako se koriste kao i koje procesne promenljive master i slave redjaj mogu da razmen. Regulatori brzine obrtanja motora su tipian primer ureaja kojima se moe jasno definisati potreban profil tj. skup poruka i podataka koji oni treba da razmenjuju sa centralnim ureajem.PROFIBUS profil za motore sa promenljivom brzinom definie osam razliitih tipova poruka koje svaki frekventi regulator mora da primi i na koje mora adekvatno da odgovori. Da odgovori.


PROFIBUS DP profil tipa 2

Master menja parametre

Master menja ref. brzine

Master menja kontrolnu re

Master menja procesne podatke

Slave alje parametre

Slave alje trenutnu brzinu

Slave alje trenutnu kontrolnu re

Slave alje trenutne procesne podatke


Kontrolni profili kod frekventnog regulatora

Slika 1. Kontrolna re po Danfoss FC profilu

Slika 2. Izgled kontrolnog telegrama koji alje CTW=0x047C i MRV =0x2000, ostala polja PPO 2 se takoe prenose ali na slici nisu popunjena


Podeavanje PLC - SIMATIC manager

Potrebna podesavanja u SIMATIC manager programu za PROFIBUS

Izabrati SIMATIC 300 stanicu- PLC300

Podesiti parametre PROFIBUS veze

Konaan prikaz PLC kao PROFIBUS master ureaja. Na liniju PROFIBUS DP se dalje povezuju ureaji sa kojima PLC 300 treba da komunicira.


Podeavanje Danfuss FC 302 - SIMATIC manager

Nakon izbora master ureaja i odabira parametara PROFIBUS komunikacije, potrebno je u PROFIBUS mreu dodati i slave ureaj FC 302. Ukoliko se eljeni ureaj ne nalazi u hardver katalogu programa, koji se nalazi na desnoj strani HW Config prozora, potrebno ga je u taj katalog naknadno dodati instaliranjem tzv. GSD datoteka (device database files). GSD datoteka sadri sve potrebne podatke za podeavanje komunikacije eljenog PROFIBUS slave ureaja i obino se moe nai na sajtu njegovog proizvoaa. Nakon instaliranja Danfoss GSD fajla (Options>Install GSD file) u hardverskom katalogu se pojavljuje ikona FC100/200/300 koja obuhvata i eljeni FC302 i koju uvodimo u hardversku konfiguraciju jednostavnim prevlaenjem ikone i prikljuenjem na PROFIBUS mreu

Dodavanje Danfuss FC 302 na PROFIBUS liniju


Podeavanje Danfuss FC 302 - SIMATIC manager

U tabeli na slici 14.16 je ostavljen prostor za do deset podataka iz PCD oblasti jer toliko ih se maksimalno prenosi ako se izabere PPO tipa 5 ili 8.

Prva dva podatka su obavezna i jesu kontrolna re (Fieldbus CTW) i glavna referenca (Fieldbus REF) pri master slanju, i statusna re (Status Word) i stvarna vrednost glavne kontrolisane veliine (Main Actual Value) pri slave odgovoru.

Ostalih osam PCD polja zavisi od potrebe i od tipa telegrama koji se koristi.

Kada se selektuje ikonica FC100/200/300, dobija se prozor u kom se moe dodatno definisati sadraj PPO telegrama u oba smera.

OBLAST REZER. ZA UPIS OD STRANE MASTERA

OBLAST REZER. ZA SLANJE MASTERu


Ciklina PROFIBUS razmena podataka PLC Danfus

PLC podaci iz PQW (izlazne) oblasti se ciklino alju i u upisuju Redom u P915/0-10 oblast u FC 302

FC 302 podaci iz P916/0-10 oblast u FC 302 se se ciklino alju I upisuju redom PIW (ulaznu) oblast u PLC memoriji.


Delovi PLC programa za PROFUBIS vezu

PROFIBUS u pozadini razmenju podatke. PLC program treba samo da upie podatke u svoju PQW oblast i oni e otii ka FC 302. U ovom primeru PLC program samo upie kontrolnu re u PQW264 (ba onu koja startuje FC302 i novu ref brzinu u PQW266 (0x2000 = 50% nominalne).

Documents

2 3 ISIP 2015 Predavanja - Profibus