upravljanje DC

Komunikacioni protokoli koje podrava Siemens S7 PLC serija52

UNIVERZITET U NOVOM SADUFAKULTET TEHNIKIH NAUKA U NOVOM SADU

Borivoj Jovanovi

Komunikacioni protokoli Siemens S7 PLC serije

ZAVRNI RAD- Osnovne akademske studije -

Novi Sad, 2014.

21000 , 6

, :

, :

, :

, :

, :

, :

, :

, : Siemens S7 PLC

, :/

, :

, :

, :

, :2014

, :

, : ; 6

, :(// ////)10/56/16/18/51/0/0

, :

, :

/ , : /PLC/Siemens S7

, :

, :

, : Siemens S7 PLC , . : PROFIBUS, PROFINet, MODBUS, USS, AS-i.

, :

, :

, :: ,

: ,

, : ,

Q2..04-05 - 1

UNIVERSITY OF NOVI SADFACULTY OF TECHNICAL SCIENCES21000 NOVI SAD, Trg Dositeja Obradovia 6

KEY WORDS DOCUMENTATION

Accession number, ANO:

Identification number, INO:

Document type, DT:Monographic publication

Type of record, TR:Textual printed material

Contents code, CC:Bachelor Thesis

Author, AU:Borivoj Jovanovic

Mentor, MN:dr Darko Marcetic

Title, TI:Siemens S7 communication protocols

Language of text, LT:Serbian

Language of abstract, LA:Serbian

Country of publication, CP:Republic of Serbia

Locality of publication, LP:Vojvodina

Publication year, PY:2014

Publisher, PB:Authors reprint

Publication place, PP:Novi Sad, Dositeja Obradovica sq. 6

Physical description, PD:(chapters/pages/ref./tables/pictures/graphs/appendixes)10/56/16/18/51/0/0

Scientific field, SF:Electrical Engineering

Scientific discipline, SD:Power Electronics and Electrical Machines

Subject/Key words, S/KW:Communication protocols/PLC/Siemens S7

UC

Holding data, HD:The Library of Faculty of Technical Sciences, Novi Sad, Serbia

Note, N:

Abstract, AB:This paper presents an overview of the most common communication protocols supported by Siemens S7 PLC-s and it is shown that those protocols in combination with one another cover every level of industrial communication. Covered protocols: PROFIBUS, PROFINet, MODBUS, USS, AS-i.

Accepted by the Scientific Board on, ASB:

Defended on, DE:

Defended Board, DB:President:Ph.D. Djura Oros

Member:mr Dejan JerkanMenthor's sign

Member,Menthor:Ph.D. Darko Mareti

Obrazac Q2..04-05 - Izdanje

21000 , 6:

(BACHELOR) :

( - ) :1) 2)

:,

:

: :12428

:

:

, (Bachelor) , :1. ;1. , ;1.

O (BACHELOR) : Siemens S7 PLC

:1. Siemens S7 PLC serija,2. .

: :

: - ; -

SADRAJ1.UVOD12.PROFIBUS protokol32.1.OSI model PROFIBUS protokola42.2.Tehnologije prenosa42.2.1.RS485 standard52.2.2.Manchester Bus Powered (MBP)52.2.3.Fiber optika veza62.3.Fieldbus Data Link (FDL) nivo62.3.1.Kontrola pristupa liniji62.3.2.FDL telegram72.4.Adresiranje PROFIBUSureaja82.5.Klase PROFIBUSureaja82.6.Verzije PROFIBUS DPprotokola82.7.Aplikacioni profili92.7.1.PROFIdrive102.7.2.PA Ureaji (PA Devices)102.7.3.Ostali profili112.8.Komunikacija izmeu dve PROFIBUS mree112.9.Konfigurisanje PROFIBUSmree u programu SIMATIC STEP 7122.9.1.Osnovna podeavanja122.9.2.Dodeljivanje adrese132.9.3.Podeavanja mree142.9.4.Ciklino slanje parametara sistema143.PROFINet163.1.Tipovi PROFINet protokola163.2.Metode prenosa173.2.1.Komunikacija u realnom vremenu (Real-Time, RT)183.2.2.Sinhrona komunikacija u realnom vremenu (IRT)183.3.Tipovi kablova i konekcije193.4.Metode pristupa medijumu za prenos193.5.Klase PROFINet ureaja213.6.Adresiranje u PROFINet mrei223.7.Komunikacija preko integrisanog PROFINet porta233.7.1.TCP i ISO-on-TCPkomunikacija233.7.2.UDP komunikacija263.7.3.S7 komunikacija273.8.Integracija PROFINet i PROFIBUS mree284.MODBUS protokol304.1.Tipovi prenosa314.1.1.Serijski tip prenosa (MODBUS-ASCII i MODBUS-RTU)314.1.2.MODBUS TCP/IP334.1.3.Integracija serijskog i MODBUS TCP/IP protokola334.2.MODBUS funkcijski kodovi344.2.1.Funkcija 01 itanje stanja izlaznih pinova344.2.2.Funkcija 03 itanje stanja unutranjeg registra354.2.3.Funkcija 05 Promeni stanje izlaznog pina354.2.4.Funkcija 15 Promeni stanje vie izlaznih pinova354.3.MODBUS instrukcijski blokovi u programu STEP 7364.3.1.MODBUS RTU instrukcijski blokovi364.3.2.MODBUS TCP/IPinstrukcijski blokovi395.USS protokol415.1.Ciklini i aciklini prenos telegrama425.2.Struktura USStelegrama425.2.1.Adresni bajt ADR435.2.2.Oblast podataka435.3.USS instrukcijski blokovi u programu STEP 7446.AS-interface476.1.Razmena podataka u AS-i mrei486.2.Komponente AS-i sistema497.Pregled komunikacionih modula SIEMENS S7 PLC serije517.1.Komunikacioni moduli SIEMENSS7 1200 PLC-a517.2.Komunikacioni moduli Siemens S7 1500 PLC-a527.3.Komunikacioni moduli Siemens S7 300 PLC-a527.4.Komunikacioni moduli Siemens S7 400 PLC-a528.Zakljuak539.Literatura5410.Lista slika i tabela55

Naslov rada1

86. Primeri primene PLC u elektromotornim pogonima

UVODModerni programabilni logiki kontroleri (PLC) imaju mogunost da obave veoma sloene zadatke na osnovu prikupljenih i obraenih podataka. Meutim, u mnogo sluajeva je potrebno da PLC informacije prosledi nekom drugom PLC-u ili nekom drugom ureaju radi dalje obrade. To se postie primenom razliitih vrsta komunikacionih protokola koji definiu pravila i nain komunikacije izmeu dva ureaja. Da bi jedan ureaj razumeo ta mu drugi govori, potrebno je da oba ureaja priaju istim jezikom, odnosno da koriste isti komunikacioni protokol. U ovom radu bie uraen pregled nejee korienih komunikacionih protokola koje podrava Siemens S7 PLC serija. Od vremena kada se javila potreba za komunikacijom u industrijskim sistemima razvijeni su mnogi komunikacioni protokoli, od jednostavnih pa do izuzetno sloenih. Neki nisu zaiveli pokazavi se neefikasnim ili jednostavno zastarelim, a neki su i dan danas u upotrebi. Siemens kao jedan od vodeih proizvoaa komponenti industrijske automatizacije implementira razliite komunikacione protokole koji su se vremenom pokazali kao dobra reenja za odreene nivoe komunikacije. Siemens je uestvovao u stvaranju nekih od njih (PROFIBUS, PROFINet, USS...) samostalno ili u saradnji sa drugim vodeim kompanijama. Industrijski sistemi su hijerarhijski organizovani u 5 nivoa (od najnieg ka najviem): Nivo senzora i aktuatora, Nivo polja, odnosno nivo maine, Nivo elije, Nivo proizvodnog pogona, Nivo fabrike.Na najniem, nivou senzora i aktuatora, nalaze se ureaji kao to su: senzori, ventili, prekidai, starteri motora, itd. Na ovom nivou razmenjuju se male koliine podataka sa kontrolerima kao to su on/off signali i vremena odziva moraju biti izuzetno niska. Nema potrebe za meusobnom komunikacijom ureaja ovog nivoa. Na nivou polja, odnosno maine, nalaze se delovi opreme za proizvodnju, kao to su: pokretne trake, roboti, automatizovani alati (CNC maine), itd. Sa ovim ureajima povezani su razliiti senzori i aktuatori kako bi omoguili rad tih ureaja. Ovde dolazi do neto obimnije razmene podataka nego na nivou senzora i aktuatora. Najee i na ovom nivou nije potrebna meusobna komunikacija, ve samo komunikacija sa susednim nivoima. eliju ini grupa maina ili ureaja i u okviru nje se obrauju slini elementi i formira novi proizvod. Ovde dolazi do prenosa vee koliine podataka i oekuje se izvesno kanjenje u prenosu informacija. Na ovom nivou se ve javlja potreba za meusobnom komunikacijom izmeu samih PLC-ova. Vie elija ini jedan proizvodni pogon u kojem se nalazi kontroler pogona koji upravlja elijama. Na ovom nivou je potrebno prikupljanje prilino velike koliine podataka, tako da se tu zahteva primena protokola visoke brzine prenosa. Takoe,neophodna je i meusobna komunikacija samih kontrolera pogona.Na samom vrhu, nalazi se nivo fabrike, odnosno preduzea koji nadgleda rad celokupne fabrike i upravlja odreenim zadacima. Jasno da se ovde radi o prenosu ogromne koliine podataka i da je neophodna primena protokola visoke brzine i pouzdanosti, koji se baziraju na Ethernet i TCP/IP standardima predvienim za raunarske mree.

Slika 1.1 Pet nivoa industrijkih sistemaU drugom poglavlju opisan je PROFIBUS protokol, master-slave tipa, kao jedan od najzastupljenijih protokola u industrijskoj automatizaciji, internacionalno standardizovan. Podravaju ga svi Siemens S7 modeli.U treem poglavlju je obraen PROFINet protokol koji u novije vreme zauzima sve vaniju ulogu na svim nivoima industrijske komunikacije. Bazira se na Ethernet i TCP/IP tehnologiji prenosa. etvrto poglavlje bavi se MODBUS protokolom, sa svoje dve verzije, serijske i TCP/IP. Protokol je master-slave tipa, i prilino je popularan u sistemima za kontrolu i akviziciju podataka (SCADA sistemi). U petom poglavlju obraen je USS protokol master-slave tipa, napravljen od strane Siemens-a, slian PROFIBUS protokolu sa PROFIdrive profilom. Dizajniran je za komunikaciju izmeu PLC-a i Siemensovih frekventnih pretvaraa SIMOREG i SIMOVERT. esto poglavlje odnosi se na sve atraktivniji AS-i protokol, osmiljen za jednostavnu i efikasnu komunikaciju na nivou senzora i aktuatora. Na samom kraju, u sedmom poglavlju, dat je kratak pregled komunikacionih modula i komunikacionih procesora za pojedine modele S7 serije PLC-ova, koji obezbeuju dodatne komunikacione mogunosti procesorskim jedinicama.

PROFIBUS protokol

PROFIBUS (Process Field Bus) nastaje kao projekat nemake vlade i nemakih kompanija 1987. godine sa ciljem da se napravi novi bit-serijski Fieldbus protokol. Novi protokol je zadovoljavao zahteve industrijske automatizacije i bio je u mogunosti da obavlja zadatke vrlo sloene komunikacije. Prva verzija protokola nosila je naziv PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification) meutim taj protokol nije zaiveo pokazavi se kao lo za rad u realnom vremenu zbog svoje kompleksnosti. Naslednik FMS-a je i danas aktuelni PROFIBUS DP (Decentralized Periphery) kao mnogo jednostavniji i pouzdaniji protokol sa svojim razliitim verzijamao kojima e ovde biti vie rei. PROFIBUS protokol se zasniva na master/slave principu komunikacije.PROFIBUS protokol nalazi primenu u skoro svim granama industrije, meu kojima su i: Automatizacija fabrika i postrojenja, Automatizacija zgrada, Automatizacija skladita, Prehrambena, duvanska i industrija pia, Hemijska i petrohemijska industrija, Robotika.

Razlikujemo dva tipa danas aktuelnihPROFIBUSprotokola : PROFIBUS DP protokol kao najzastupljeniji, pogodan za brzu i pouzdanu komunikaciju izmeu kontrolera (uglavnom PLC-a) na nivou elije i nivou polja (distribuiranih ulazno/izlaznih ureaja), kao i na nivou aktuatora i senzora. Razvijene su tri funkcijske verzije ovog protokola DP-V0, DP-V1 i DP-V2 koje podravaju razliite naine prenosa podataka, od ciklinog, aciklinog pa do neposredne komunikacije izmeu samih slave jedinica. Ovaj protokol omoguuje i prisustvo vie master jedinica u sistemu i dozvoljava brzine prenosa i do 12 Mbit/s. Podrava prenos podataka preko razliitih medijuma za prenos kao to su oklopljena upredena parica i optika vlakna, PROFIBUS PA (Process Automation) je protokol napravljen za primenu u procesnoj automatizaciji na nivou polja i nivou senzora i aktuatora. Zapravo, ovaj protokol je samo uobiajeni naziv za odreeno komunikaciono reenje primenom PROFIBUS DP protokola, posebnih aplikativnih profila kao to je PA Devices i posebnog sistema prenosa MBP (Manchester Bus Powered). Osmiljen je kao zamena za stari tip prenosa analognim signalima opsega 4-20 mA, gde je signal svake stanice morao biti prenoen zasebno. PROFIBUS PA protokol je posebno pogodan za primenu u potencijalno eksplozivnim sredinama, primenom MBP prenosa, gde se i podaci i napajanje ureaja prenose preko magistrale. Brzina prenosa je fiksna i iznosi 31,25 kbit/s. PROFIBUS PA sistem uvek mora biti povezan na PROFIBUS DP sistem sa kontrolerom, za ta se koristi DP/PA coupler.OSI model PROFIBUS protokolaPROFIBUS definie tri nivoa OSI modela: Aplikacijski, nivo podataka i fiziki nivo. Ostali nivoi nisu definisani. Na aplikacijskom nivou PROFIBUS definie tri osnovne verzije komunikacionog protokola (DP-V0, DP-V1 i DP-V2) kao i razliite aplikacione profile koji preciziraju i izdvajaju samo najbitnije podatke potrebne za prenos pri komunikaciji sa odreenim tipovima ureaja. Nivo zaduen za prenos podataka i kontrolu pristupa liniji u sluaju PROFIBUS-a naziva se FDL (Fieldbud Data Link) i implementira dva koncepta: master/slave metod i token-passing. U master-slave mreama master ureaj (najee kontroler) inicira komunikaciju i alje zahtev slave-u (aktuator, senzor, U/I ureaj, pretvara. itd). Slave odgovara u skladu sa zahtevom. Ovaj nivo isti je i za PROFIBUS DP i za PROFIBUS PA protokol.Na fizikom sloju, PROFIBUS predvia tri razliite tehnologije prenosa: RS-485, optiki prenos i MBP .

Tabela 21 OSI model PROFIBUS DP i PROFIBUS PA protokolaOSI nivoPROFIBUS DPPROFIBUS PA

7. Aplikacijski nivoRazliiti PROFIBUS DP aplikacijskiprofiliPA aplikacijski profil

DP-V0DP-V1DP-V2DP-V0DP-V1DP-V2

6.Prezentacijski nivo----

5.Nivo sesije----

4. Transportni nivo----

3. Mreni nivo----

2. Nivo podatakaFieldbus Data Link (FDL)Fieldbus Data Link (FDL)

1.Fiziki nivoRS485/optiki prenosManchester Bus Powered(MBP)

Tehnologije prenosaKao to je ve reeno, PROFIBUSna fizikom sloju predvia tri razliite tehnologije prenosa:

RS485 standard, najee korien i pogodan u veini situacija, Optiki prenos za uslove visokih elektromagnetnih smetnji, Manchester Bus Powered za primenu PROFIBUS PA protokola.

RS485 standardRS485 je asinhrona, polu-duplex veza. Podaci se prenose u oba smera ali ne istovremeno. Podrava razliite brzine prenosa u opsegu 9,6 kbit/s 12 Mbit/s. Svi ureaji moraju biti podeeni da rade sa istom brzinom prenosa. Ureaji se povezuju na zajedniku magistralu i moe ih biti ukupno 32 po jednom segmentu. Mrea moe sadrati i vie od 32 stanice ali je tada potrebno koristiti ripiter kako bi se pojedini segmenti povezali. Poetak i kraj svake linije/segmenta mora sadrati terminator linije. Prenos podataka vri se preko dve oklopljene upletene parice (RxD/TxD-P i RxD/TxD-N). Pri prenosu logike jedinice linija RxD/TxD-P je na pozitivnom naponskom nivou, dok je linija RxD/TxD-N na negativnom. Pri prenosu logike nule pozitivan napon je na liniji RxD/TxD-N a negativan na RxD/TxD-P. Ovakav vid prenosa naziva se diferencijalni zato to prijemnik detektuje samo razliku u potencijalu dve linije. Iz ovog razloga prenos je prilino otporan na um jer ce u sluaju promene naponskog nivoa jedne linije doi i to promene naponskog nivoa druge pa re razlika u potencijalu ostati ista. Za RS485 vezu koriste se 9-pinski D-Sub konektori. Od interesa su pinovi 3,5,6 i 8.

Slika 2.1 Povezivanje ureaja na RS485 liniju

Manchester Bus Powered (MBP)Manchester Bus Powered je sinhroni prenos sa fiksnom definisanom brzinom prenosa od 31,25 kbit/s i sa Manchester tehnikom kodovanja. Manchester kd je binarni kd koji se dobija na sledei nain: Logika nula se kodira tako da je prva polovina intervala signala na niskom naponskom nivou, a druga polovina na visokom, Logika jedinica se kodira tako da je prva polovina intervala signala na visokom naponskom nivou, a druga na niskom.Poto kd ima prelaz pri svakom intervalu signala, time se reava problem sinhronizacije. Ova metoda prenosa uz PROFIBUS PA protokol je pogodna za primenu u potencijalno eksplozivnim sredinama, u granama industrije kao to su hemijska i petrohemijska industrija.

Fiber optika vezaU odreenim uslovima okruenja kao to je visoka elektromagnetna interferencija ili potreba da se poveu ureaji na velikoj razdaljini, standardna elektrina veza kao to je RS485 nije pogodna. U takvim okolnostima postoji mogunost prenosa preko optikih vlakana. Vlakna mogu biti plastina ili staklena i imaju mogunost pokrivanja razdaljina do 80m i 15km respektivno. Optiki prenos nije osetljiv na elektromagnetne smetnje i obezbeuje galvansko odvajanje pojedinih ureaja.Tabela 22 Uporedne karakteristike prenosaRS-485MBPFiber-optiki prenos

Prenos podatakaAsinhroni, diferencijalni signal RS-485Sinhroni, Manchester kodovanjeOptiki

Brzina prenosa9,6kbit/s 12Mbit/s31,25kbit/s9,6kbit/s 12Mbit/s

Tip kabelaOkplopljena upredena paricaOklopljena upredena paricaKabel sa monomodnim, gradijentnim i plastinim vlaknom

TopologijaMagistrala sa terminacijom linijeMagistrala sa terminacijom linijeTopologija zvezde i stabla. Mogua je i magistrala

Broj stanicaDo 32 stanice po segmentu. Ukupno 126 po mreiDo 32 stanice po segmentu. Ukupno 126 po mreiDo 126 u mrei

Broj ripiteraDo 9 sa osveavanjem signalaDo 4 sa osveavanjem signalaNeogranieno

Fieldbus Data Link (FDL) nivoKontrola pristupa linijiKod PROFIBUS protokola magistrala je zajedniki medijum za prenos. Kontrola pristupa liniji vodi rauna o tome da samo jedan ureaj u datom trenutku moe slati podatke. Kao to je ve pomenuto, razlikujemo dva tipa uesnika u komunikaciji: aktivne master ureaje i pasivne slave ureaje. PROFIBUS radi kao kombinacijamaster-slave i token-passing sistema. Ureaj kome je dodeljena uloga master-a inicira komunikaciju sa nekimod slave ureaja i alje odreene zahteve. Slave ureaj nema mogunost iniciranja komunikacije (osim u specijalnom sluaju DP-V2 verzije protokola) ve je samo u stanju da odgovori na zahteve master ureaja. PROFIBUS mrea moe imati i vie master ureaja ali samo jedan moe u datom trenutku komunicirati. U tom sluaju svaka master jedinica mora imati jednaku ansu za pristup liniji. To se omoguava primenom token-passing sistema. Token-passing sistem se primenjuje u sluaju vie master ureaja prosleivanjem takozvanog token signala sa jednog master ureaja na drugi. Samo master koji trenutno dri token ima pravo da komunicira sa njemu dodeljenim slave jedinicama.FDL telegram Razmena podataka na liniji odvija se pomou takozvanih telegrama. Trenutno aktivni master ureaj zapoinje komunikaciju slanjem telegrama eljenoj slave jedinici, zatim slave jedinica odgovara na taj telegram.Telegram ini vie sukcesivno poslatih bajtova. Za prenos jednog bajta potrebna su jo tri dodatna bita: START, STOP i bit parnosti koji obezbeuju pouzdanost telegrama. Izmeu susedna dva bajta ne mora biti pauze ali izmeu dva telegrama mora postojati tiina na liniji u trajanju od 33 bita.Razlikujemo nekoliko razliitih tipova telegrama:

Telegram bez podatakaSD1DASAFCFCSED

Telegram sa promenljivim brojem podatakaSD2LeLerSD2DASAFCPDUFCSED

Telegram sa fiksnim brojem podatakaSD3DASAFCPDUFCSED

Telegram za prenoenje tokenaSD4DASA

Potvrda prijemaSC

Svaki telegram se identifikuje na osnovu poetnog bajta (SD1, SD2, SD3, SD4, SC) zvanog Start Delimiter ili u sluaju telegrama potvrde prijema Short Confirmation (SC). Ostali bajtovi imaju sledea znaenja: DA (Destination Adress) adresa odredita, SA (Source Adress) adresa poiljaoca, FC (Function Code) funkcijski kod, FCS (Frame Checking Sequence) Checksum byte nainjen AND funkcijom svih bajtova poruke, uz ignorisanje carry bita, PDU (Protocol Data Unit) podaci za prenos, Le (Length) duina PDU plus DA,SA,FC, Ler (Length repeated) ponovljen Le, ED (End Delimiter) kraj prenosa.

Adresiranje PROFIBUS ureajaSvaka PROFIBUS jedinica mora imati jedinstvenu adresu da bi uestvovala u komunikaciji. PROFIBUS adrese se koduju jednim bajtom i mogu se nalaziti u opsegu 0-127. Pojedine adrese su rezervisane za odreene ureaje. Adresa se moe podeavati lokalno na samom ureaju(stariji nain) ili preko ureaja za konfigurisanje (class 2 master). Tabela 23 Upotreba odreenih adresa ureajaAdresaUpotreba

0Po pravilu je rezervisana za alate za dijagnostiku i ureaje za programiranje

1...nPo pravilu najnie adrese se dodeljuju master ureajima

n...125Slave ureaji

126Ova adresa se ostavlja za off-the-shelf ureaje

127Rezervisana za broadcast, odnosno za obraanje svim uesnicima na liniji

Svi slave ureaji prate poruke na liniji ali se odaziva samo onaj koji prepozna svoju adresu u telegram. Ureaji kao to su ripiteri ili DP/PA kapleri nemaju adresu jer samo prosleuju ili konvertuju signal.Klase PROFIBUS ureajaPROFIBUS ureaji se dele na tri klase prema svojoj ulozi u mrei: PROFIBUS DP master class 1 je master ureaj koji preko cikline komunikacije razmenjuje podatke sa njemu pridruenim slave ureajima. To je najee PLC, PC, razliiti kontroleri, PROFIBUS DP master class 2 je master ureaj koji preko acikline komunikacije ima mogunost podeavanja parametara ostalih ureaja na liniji. Ovi ureaji ne moraju biti sve vreme biti prisutni u mrei ve samo onda kada je potrebno izvriti konfiguraciju ili dijagnostiku PROFIBUS sistema, Slave ureaji su pasivne jedinice koje odgovaraju na zahteve master jedinice. Ureaji ove klase su distribuirani izlazno-ulazne jedinice, aktuatori, ventili, elektrini pogoni, itd. Slave ureaji mogu biti i inteligentne jedinice kao to je na primer PLC, ali po pitanju komunikacije se ponaaju potpuno pasivno.

Verzije PROFIBUS DP protokolaPostoje tri verzije PROFIBUS DP protokola: DP-V0, DP-V1 i DP-V2. Funkcije svake od njih nadograuju se jedna na drugu, respektivno. Ove verzije odreuju koji se nain razmene podataka moe primeniti, a razlikujemo ciklini, aciklini prenos i neposrednu komunikaciju izmeu samih slave ureaja. DP-V0 je osnovna verzija i podrazumeva ciklinu razmenu podataka, kao to je itanje ulaznih veliina sa slave jedinica i pisanje izlaznih veliina na slave jedinice (veliine koje ulaze u slave nazivamo izlaznim bez obzira to su to za sam slave ulazne veliine, jer nam je referenca master jedinica. Takoe, veliine koje izlaze iz slave-a nazivamo ulaznim). Ova verzija podrazumeva i ciklinu dijagnostiku PROFIBUS linije.Na lici je prikazana ciklina komunikacija izmeu master-a i njemu pridruenih slave jedinica.

Slika 2.2 Ciklina komunikacija izmeu jednog mastera i njemu pridruenih slave ureajaU primeru sa slike, master proziva prvi slave ureaj i od njega dobija odgovor, zatim proziva i dobija odgovor od drugog, pa od treeg. Time je izvren jedan ciklus i on se ponavlja ciklino.DP-V1 je nadogradnja na verziju V0 i dodatna funkcija joj je aciklina komunikacija. Aciklina komunikacija nalazi primenu u parametrizaciji ureaja na PROFIBUS liniji u toku rada sistema, kao i prenoenju alarm poruka. Aciklina komunikacija se odvija paralelno sa ciklinom ali sa niim prioritetom.DP-V2 je nadogradnja na DP-V1 i omoguava direktnu komunikaciju izmeu slave ureaja. Slave ureaji koriste broadcast komunikaciju bez posredstva master-a. To omoguava slave ureajima da direktno itaju podatke sa drugih slave ureaja i koriste ih kao svoje ulaze.

Aplikacioni profiliDa bi se osigurala to kvalitetnija interakcija izmeu pojedinih ureaja na PROFIBUS liniji, predvieni su unapred definisani profili za odgovarajue tipove ureaja. Dve jedinice mogu komunicirati samo ako podravaju odgovarajui PROFIBUS profil. Profili za odreene tipove ureaja tano preciziraju koji su procesni podaci i parametri tog ureaja bitni za prenos. Profili takoe odreuju i koji e se tip telegrama kojim e se obavljati komunikacija primeniti. Ovo je naroito pogodno pri projektovanju i izmeni delova postojeeg sistema, jer se ureaji razliitih proizvoaa moraju ponaati identino po pitanju master ureaja i PROFIBUS linije.PROFIdriveOvaj profil je namenjen pogonima regulisanim po brzini i definie ponaanje ureaja kao i proceduru pristupa podacima elektrinih pogona, od jednostavnijih frekventnih pretvaraa, do dinamikih servo kontrolera. PROFIdrive definie 6 klasa: Standardni pogoni (klasa 1) gde se pogonom upravlja zadavanjem odreene reference (na primer brzine) na centralnom kontroleru a sama regulacija brzine se odvija u pogonskom kontroleru (pretvarau), Standardni pogoni sa tehnolokim funkcijama (klasa 2) proces automatizacije se deli na nekoliko podprocesa i deo automatizacionih funkcija se preputa pogonskim kontrolerima a deo obavlja centralni kontroler. Slave-to-slave komunikacija mora biti omoguena izmeu pojedinih pogonskih kontrolera, Pogon za pozicioniranje (klasa 3) integrie dodatni kontroler za pozicioniranje u pogon, pokrivajui time irok spektar mogunosti, na primer zavrtanje i odvrtanje epova sa flaa, Centralna kontrola pokreta (klasa 4 i 5) omoguava koordinisane sekvence pokreta vie pogona. Pokreti se uglavnom kontroliu preko CNC-a (Central Numeric Control), a PROFIBUS slui za zatvaranje pozicione petlje i sinhronizaciju, Distribuirana automatizacija sa sinhronizovanim procesima (klasa 6) jedan master pogon sa kojim su sinhronizovani vie slave pogona.

PA Ureaji (PA Devices)Profil namenjen za kontrolu procesnih ureaja koji su u dananje vreme sve inteligentniji, te mogu samostalno procesuirati veliku koliinu podataka. Profil PA ureaji definie sve funkcije i parametre za razliite klase procesnih ureaja. Sadri trenutno vaee specifikacije i podatke koji se tiu: Pritiska i razlike pritiska, Nivoa, temperature i protoka, Analognih i digitalnih ulaza i izlaza, Ventila i aktuatora.

Ostali profiliU sledeoj tabeli dat je pregled jo nekih aplikacijskih profila:Tabela 24 Pregled dodatnih aplikacijaNaziv profilaSadraj

EncodersOpisuje nain povezivanja obrtnih, ugaonih i linearnih enkodera na PROFIBUS. Opisuje podatke za prenos, skaliranje, alarme, itd.

Robots/NCOpisuje nain kontrole robota u PROFIBUS mrei

Panel devicesProfil opisuje povezivanje jednostavnijih HMI ureaja sa ostalim komponentama automatizacije.

Fluid powerOpisuje kontrolu hidraulinih ureaja preko PROFIBUS-a

SEMIProfil opisuje karakteristike ureaja za proizvodnju poluprovodnikih komponenti preko PROFIBUS-a

Low-voltage-switchgearProfil definie razmenu podataka za niskonaponsku zatitnu opremu kao to su rastavljai, motorne zatitne sklopke, itd.

Dosing/weighingOpis implementacije sistema za doziranje i merenje

Ident systemsOpis komunikacije izmeu ureaja za identifikaciju (itai bar kodova)

Komunikacija izmeu dve PROFIBUS mreeesto se namee potreba za ostvarivanjem komunikacije izmeu dve susedne PROFIBUS DP mree. Svaka od tih mrea ima svoju master jedinicu i svakoj od tih master-a pridruene slave jedinice. Da bi master jedne mree pristupio podacima druge mree, on to ne moe uiniti direktnom komunikacijom ni sa slave jedinicama a ni direktnom komunikacijom sa master jedinicom. U tu svrhu koristi se posredniki ureaj DP/DP coupler. Preko njega dva master-a razmenjuju informacije. DP/DP coupler je opremljen sa dva nezavisna DP interfejsa koja uspostavljaju vezu sa dve DP mree. Master jedinica jedne mree upisuje podatke u coupler i zatim drugi master preuzima podatke na drugoj strani, i obrnuto. DP/DP coupler ima dve adrese, po jednu za svaku mreu.

Slika 2.3 Siemens DP/DP coupler

Slika 2.4 Primer komunikacije izmeu dva master ureaja

Konfigurisanje PROFIBUSmree u programu SIMATIC STEP 7SIMATIC STEP 7 je Siemens-ov ininjerski softver u sklopu TIA portala (Totally Integrated Automation) i osnovni je alat za programiranje i konfigurisanje SIMATIC kontrolera (S7-1200, S7-1500, S7-300, S7-400). Osnovni koraci pri kreiranju PROFIBUS DP sistema u programu STEP 7 su: Odabir eljenih PROFIBUS ureaja i modula, Dodeljivanje slave ureaja master ureaju.Pored ovoga, mogue je izvriti i dodatna podeavanja parametara, kao to su: Dodeljivanje PROFIBUS adresa, Podeavanja mree, Ciklino slanje parametara sistema.Osnovna podeavanjaPre svega, potrebno je odabrati eljene ureaje i module i ubaciti ih u projekat. Veina Siemens-ovih ureaja se ve nalazi u gotovoj biblioteci, a ukoliko to nije sluaj ili nam je potreban ureaj nekog drugog proizvoaa, potrebno je instalirati odgovarajui GSD fajl, koji je svaki proizvoa duan da obezbedi. U GSD fajlu se nalaze svi potrebni podaci o tom ureaju kao to su na primer njegove komunikacione mogunosti. Nakon to su u projekat ubaeni svi potrebni uesnici komunikacije, potrebno je master ureaju dodeliti slave ureaje. U ovom sluaju master jedinica je PLC S7-1500 model sa integrisanim PROFIBUS i PROFINet portom (1516-3 PN/DP). Povezivanje ureaja je mogue izvriti jednostavnim spajanjem odgovarajuih interfejsa na grafikom prikazu svih ureaja u mrei (Network view) , ili to uiniti klikom na Not assigned link gde e biti ponuen izbor master ureaja sa kojim je mogue izvriti konekciju (u ovom sluaju je samo jedan dostupan).

Slika 2.5 Dodeljivanje slave ureaja master jedinici Dodeljivanje adresePrilikom povezivanja slave ureaja sa master jedinicom, program STEP 7 e automatski dodeliti adresu svakoj jedinici. Ukoliko elimo neku odreenu adresu, to moemo uiniti i manuelno, vodei rauna da svaki ureaj mora imati jedinstvenu adresu u mrei i da su pojedine adrese rezervisane za odreene ureaje. Dodeljivanje adrese bie omogueno nakon klika na eljeni ureaj, pod opcijom PROFIBUS adress.

Slika 2.6 Dodeljivanje adrese Podeavanja mreeKlikom na vod koji povezuje ureaje u grafikom prikazu (Network view), imamo mogunost podeavanja osnovnih parametara mree, kao to je najvia adresa u mrei, brzina prenosa i eljeni profil.

Slika 2.7 Podeavanja mree Ciklino slanje parametara sistemaSvi ureaji povezani na istu PROFIBUS mreu moraju imati identine PROFIBUS parametre. Ukoliko aktiviramo ciklino slanje parametara sistema, imamo mogunost da u toku rada prikljuimo neki dodatni ureaj, kao to je na primer ureaj za programiranje. Pod opcijom Bus parameters aktiviranjem opcije Enable cyclic distribution of bus parameters omoguujemo slanje parametara sistema.

Slika 2.8 Parametri PROFIBUS sistema Pod opcijom Bus parameters imamo prikazane vrednosti parametara sistema koji se ciklino alju. Bitniji parametri su: Tslot_Init definie maksimalno vreme koje e poiljaoc ekati na odgovor, Max.Tsdr definie vreme za koje jedinica mora odgovoriti na telegram, Min.Tsdr minimalno vreme pauze pre odgovora na telegram, Tqui definie vreme posle kog e se jedinica koja je poslala telegram prebaciti u prijemno stanje, Tid1 vreme posle kojeg se moe poslati novi telegram, Tid2 vreme posle kojeg se moe poslati novi broadcast telegram, Ttr maksimalno dozvoljeno vreme da token obie sve master jedinice i omogui svakoj da izvri transmisiju, GAP factor definie posle koliko rotacija tokena novi master ureaj ima dozvolu za ukljuenje u sistem, RETRY limit koliko puta se poruka ponavlja u sluaju da ne stigne potvrda.

PROFINetPROFINet je otvoren Industrijski Ethernet standard, razvijen od strane PROFIBUS Organizacije. Projektovan je sa ciljem da zadovolji sve potrebe industrijske automatizacije. Zasniva se na Ethernet-u (IEEE 802.3) koji je ve dugo godina nezaobilazan standard za komunikaciju na viem nivou, tj na nivou fabrike. Za razliku od samog Ethernet-a, PROFINet nalazi primenu i na niim nivoima industrijske komunikacije, kod prenosa analognih i digitalnih procesnih veliina. Sutinski, PROFINet je integrisani i unapreeni PROFIBUS DP sa Ethernet tehnologijom. Kao i PROFIBUS, PROFINet podrava razliite profile kao to su PROFIDrive, PROFISafe, itd. Pogodnost PROFINET protokola se ogleda i u mogunosti povezivanja sa drugim industrijskim protokolima, kao to su PROFIBUS, MODBUS, AS-i itd. Korienjem TCP/IP i drugih IT standarda PROFINet vri komunikaciju tamo gde se ne zahteva rad u realnom vremenu (Download-ovanje parametara, dijagnostika, razmena velike koliine informacija itd.) a za komunikaciju u realnom vremenu, koristi rezervisane Real-Time kanale zaobilazei TCP/IP paket protokola. PROFINet nalazi svoju primenu u razliitim oblastima industrije, kao to su: Proizvodna postrojenja, Automobilska industrija, Prehrambena, duvanska i industrija pia, Linije za pakovanje proizvoda.

Tipovi PROFINet protokola

Razlikujemo dva tipa PROFINet standarda: PROFINet IO zastupljen na niim nivoima komunikacije izmeu kontrolera i ulazno/izlaznih ureaja pri prenosu procesnih veliina. PROFINet IO koristi komunikacioni model i aplikacijski izgled ve proverenog PROFIBUS DP-a i proiruje ga na Ethernet kao medij za komunikaciju. Pored drugih pogodnosti, to omoguuje vei propusni opseg i mnogo vie stanica na samoj mrei (uesnika u komunikaciji).PROFINET IO koristi tri razliita komunikaciona kanala za razmenu podataka sa kontrolnim sistemima i drugim ureajima. Standardni TCP/IP kanal se koristi za parametrizaciju, konfiguraciju i druge acikline read/write operacije. RT (Real Time) kanal se koristi za ciklinu razmenu podataka i za razne alarme. Trei, IRT (Isochronous Real Time) kanal, tj kanal za sinhronu komunikaciju u realnom vremenu, je kanal visoke brzine i odziva i nalazi primenu u robotici (Motion Control). Svi kanali se mogu rutovati preko iste mree, bez opasnosti da e doi do meusobnog konflikta signala.

PROFINet CBA (Component Based Automation) koristi se za komunikaciju izmeu mrenih komponenti na kontrolerskom nivou preko TCP/IP protokola. Osnovna ideja je da se celokupni sistem automatizacije podeli na vie samostalnih podsistema, u vidu komponenti sistema koji e meusobno razmenjivati velike koliine informacija. PROFINet CBA je baziran na DCOM-u (Distributed Component Object Model), razvijenog od strane Microsofta.PROFINet IO ureaji se mogu povezati i smatrati jednom PROFINET CBA komponentom. Uz pomo PROFINET CBA koncepta, umreavanjem vie ovakvih komponenti dobija se komunikacija po principu maina-maina.

Slika 3.1 Primer istovremene implementacije PROFINET IO i PROFINET CBA protokolaMetode prenosa

Industrijski Ethernet koristi familiju protokola TCP/IP ili UDP/IP za prenos podataka. Meutim, Industrijski Ethernet nije pogodan za ciklinu razmenu podataka zbog velikog telegram overhead-a (odnosa ukupno prenetih bajtova i bajtova informacije). Iz tog razloga koristi se optimizirani layer 2 protokol, usklaen sa IEEE 802.3 standardom, koji omoguava prenos informacija u realnom vremenu na bazi Industrijskog Etherneta, zaobilazei ceo TCP/IP paket protokola.Kao to je ve pomenuto, prenos podataka PROFINet protokolom odvija se preko Industrijskog Ethernet-a. Podrane su sledee metode prenosa: Ciklini prenos podataka u realnom vremenu RT ( procesne veliine, itd.), Aciklini prenos podataka koji nisu od vremenske vanosti (parametrizacija, dijagnostika...) i podataka koji se moraju preneti u realnom vremenu kao to su alarmne poruke, Sinhronizovana IRT komunikacija

Komunikacija u realnom vremenu (Real-Time, RT)

U industrijskim mreama veoma vanu ulogu zauzimaju prenos podataka u realnom vremenu i determinizam. Real-Time termin oznaava obradu informacija i odgovor na spoljanje pobude u unapred odreenom vremenskom roku. Pod determinizmom smatramo da sistem odgovara na unapred odreen nain. PROFINet zadovoljava ove potrebe sledeim karakteristikama prenosa: Upotrebom optimiziranog real-time kanala zaobilaenjem TCP/IP protokola, prenos podataka sa niskom tolerancijom kanjenja odvija se u zagarantovanim vremenskim intervalima, Vreme prenosa se moe precizno odrediti (determinizam), Primenom drugih standardnih protokola zagarantovan je prenos bez smetnji.

Sinhrona komunikacija u realnom vremenu (IRT)

Da bi se obezbedila sinhrona komunikacija u realnom vremenu, ciklus razmene podataka je podeljen na razliite, vremenski definisane kanale. Prvi kanal slui za IRT komunikaciju, drugi za RT, zatim trei za standardnu TCP/IP komunikaciju. Primenom IRT metoda prenosa, postie se vreme ciklusa od 0,25 ms. IRT metod nalazi primenu u oblastima sa naroito strogim zahtevima po pitanju brzine reagovanja, kao to su motion-control aplikacije koje zahtevaju reagovanje reda nekoliko ms. Tabela 31 Pojedini nivoi PROFINet protokola prikazani prema OSI modeluOSI nivoNRT (Non Real Time) komunikacijaKomunikacija u realnom vremenu (RT, IRT)

7 AplikacijaPROFINet Application Layer

6 Prezentacija

5 Sesija

4 TransportTCP/UDPPROFINet rezervisani Real-Time kanali

3 MreaIP

2 Data linkStandardni brzi Ethernet802.3

1 Fiziki nivo

Tipovi kablova i konekcije

PROFINet podrava prenos podataka preko elektrinih i optikih kablova, kao i prenos putem beine (wireless) veze. Izbor medijuma za prenos zavisi od samih potreba korisnika kao i od uslova okruenja u kojem se mrea nalazi (prisustvo elektromagnetnih smetnji, meusobna udaljenost ureaja, itd.).Osnovne karakteristike pojedinih medijuma za prenos date su u tabeli:Tabela 31 Uporedne karakteristike pojedinih medijuma za prenosTip prenosaTip konekcijeTip kabla/medijuma za prenosBrzina prenosaMaksimalna duina segmenta izmeu dva ureajaPrednosti

ElektriniRJ45 konektor100Base-TX100 Mbps, full duplex100 mJednostavnost i niska cena

Optiki

SCRJ 45100Base-FXPOF(Polymer Optical Fiber)100 Mbps, full duplex50 m

Neosetljiv na elektromagnetne smetnje, mogui su znatno dui segmenti...

PCF (Plastic Cladded Fiber)100 Mbps, full duplex100 m

BFOC (Bayonet Fiber Optic Connector)Optiki kabel sa monomodnim vlaknom100 Mbps, full duplex26 km

Optiki kabel sa gradijentnim vlaknom100 Mbps, full duplex3000 m

Beini-IEEE 802.11x standardZavisi od ekstenzije (a, g, h..)100 mIsplativ za komunikaciju sa udaljenim ureajima

Metode pristupa medijumu za prenosStara Ethernet metoda za pristup se zasnivala na CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) pristupu mrei. Ethernet mrea bila je realziovana kao topologija magistrale, gde su svi ureaji povezani na jedan zajedniki medij. CSMA/CD metodom ureaj koji eli da alje podatke oslukuje liniju (Carrier Sense) i ako je linija slobodna, odnosno ako komunikacija izmeu drugih uesnika nije ve u toku, ureaj moe zapoeti sa slanjem informacija. Ukoliko se prilikom pokuaja slanja na liniji ve odvija komunikacija, ureaj e svoje slanje odloiti i ponovo pokuati kasnije (Multiple Access). Dogaa se da dva ureaja u istom trenutku donesu odluku o zapoinjanju slanja poruke. U tom sluaju dolazi do kolizije i aktiviraju se se sistemi za odstupanje od slanja. Nakon nasumino izabrane pauze u slanju, ureaj sa najkraom pauzom ponovo pokuava da uspostavi komunikaciju. Jasno je da je ovakav metod pogodan za mree od svega nekoliko ureaja, jer bi u suprotnom esto dolazilo do kolizije. PROFINet koristi moderniji, switched Ethernet pristup. Konekcija PROFINet IO ureaja odvija se iskljuivo preko svia (Switch).Ureaji ne dele jedan medijum za prenos nego je svaki ureaj povezan sa jednim (i samo jednim) ureajem koji u sebi ima integrisan svi. Primenom svia otklanja se mogunost pojave kolizije i omoguava se full duplex prenos, odnosno simultano slanje i primanje podataka. Full duplex prenosom proiruje se kapacitet mree na 200Mbps, odnosno na dvostruku vrednost propusnog opsega brzog Ethernet-a (100Mbps). Da bi zadovoljili rad u realnom vremenu, svievi koriste dva mehanizma: Sauvaj i prosledi (Store and forward) ovim procesom svi uva pristigle telegrame i skladiti ih u red (queue) i proverava greke u paketu nastale na fizikom ili na nivou podataka. Telegrami se zatim prosleuju prema odreenom portu koji ima pristup adresiranom ureaju, Probijanje (Cut through) koristi se za ostvarivanje IRT komunikacije, tako to se podaci odmah nakon proitane adrese primaoca prosleuju na odgovarajui port bez ikakve provere greke. Ova provera se ostavlja primaocu poruke. Ovim se vreme prolaska podatka kroz svi minimalizuje. Podaci e se u ovom sluaju skladititi Store and forward metodom samo u sluaju da je sekcija kojom podatak treba da doe do sledeeg svia trenutno zauzeta.

PROFINet podrava sledee mrene topologije: Topologija magistrale, gde se jedan ureaj sa integrisanim sviem povezuje na drugi.Svaki od ureaja ima svi sa dva porta kako bi bilo omogueno povezivanje vie ureaja, Topologija zvezde, koja zahteva centralni svi na koji se svi ureaji povezuju, Topologija prstena, gde se magistrala zatvara kako bi formirala prsten i obezbedila redudantnost, odnosno brz oporavak mree usled ispada iz rada jednog od ureaja, Topologija stabla kao kombinacija gore navedenih.

Na sledeoj slici prikazane su razliite topologije i njihove kombinacije:

Slika 3.2 Razliite topologije PROFINet mree (zvezda , magistrala i stablo ) [7]Klase PROFINet ureajaUreaji koji uestvuju u PROFINet komunikaciji definisani su sa tri klase: IO kontroler najee PLC koji izvrava program automatizacije. Ova klasa moe se porediti sa master class 1 kod PROFIBUS protokola. IO kontroler snabdeva IO ureaje izlaznim podacima i sa IO ureaja prihvata ulazne podatke, IO ureaj (IO device) distribuirani izlazno-ulazni ureaj povezan sa jednim ili vie IO kontrolera. Klasa IO ureaja moe se porediti sa slave klasom PROFIBUS protokola, IO supervizor klasa koja se moe uporediti sa master class 2 PROFIBUS protokola. To moe biti ureaj za programiranje, personalni raunar (PC) ili neki HMI (Human Machine Interface). U PROFINet mrei postoji bar jedan IO kontroler i jedan ili vie IO ureaja. IO supervizor je prisutan samo privremeno u svrsi programiranja, dijagnostike ili odravanja sistema.

Adresiranje u PROFINet mrei Da bi se neki ureaj mogao nazvati PROFINet ureajem, on mora imati bar jedan PROFINet port. Ureaj nije ogranien na jedan port. Za potrebe topologije magistrale, ureaji imaju dva porta, dok svievi i ruteri kao posebni ureaji imaju vie portova. Svaki ureaj u PROFINet mrei je nedvosmisleno predstavljen preko svog PROFINet interfejsa. PROFINet interfejs sadri MAC adresu svakog porta, IP adresu svakog porta i ime ureaja (device name). MAC adresa je fabriki podeena i jedinstvena je za svaki ureaj. Svaka MAC adresa se sastoji od est bajtova, od kojih su: Prva tri bajta rezervisana za identifikaciju proizvoaa Druga tri bajta rezervisana za identifikaciju konkretnog ureajaMAC adresa je adresa za komunikaciju na Ethernet mrei a poto PROFINet ureaji rade na Ethernet-u moraju imati svoju MAC adresu.. S obzirom da se svi PROFINet ureaji baziraju na TCP/IP protokolu, oni moraju imati i svoju IP adresu. IP adresa se sastoji od etiri decimalna broja razdvojenih takama, od kojih svaki moe uzeti vrednost 0 255. Decimalni brojevi u IP adresi oznaavaju mreu kojoj dati ureaj pripada, kao i adresu samog ureaja u toj mrei. Ono to odreuje koji deo IP adrese oznaava mreu a koji adresu ureaja u mrei je Subnet maska. Subnet maska se takoe sastoji od etiri decimalna broja sa rasponom vrednosti 0 - 255, razdvojena takama. Primera radi, ukoliko je Subnet maska zadata kao 255.255.255.0, ili binarno sa etiri grupe okteta 11111111.11111111.11111111.00000000, to znai da prva tri decimalna broja(prva tri okteta) IP adrese oznaavaju adresu mree, dok poslednji decimalni broj oznaava adresu ureaja. U izolovanoj mrei subnet maska ne igra veliku ulogu jer je moemo podesiti kako elimo s obzirom da imamo samo jednu mreu. Meutim, ako treba komunicirati izmeu dve razliite mree, tada se mora obratiti panja na subnet masku. U ovom sluaju nije dovoljno koristiti svi jer on radi na drugom OSI nivou koristei se MAC adresama. U tu svrhu koristi se router koji radi na treem OSI nivou i ima mogunost rutiranja paketa koristei se IP protokolom, odnosno pronalaenja putanje do odredinog ureaja. Kod svih industrijskih komunikacionih protokola razlikujemo dva tipa komunikacije: Konfigurisanje i dijagnostika ureaja Razmena ulazno/izlaznih podatakaZa konfiguraciju i dijagnostiku, PROFINet koristi standardnu TCP/IP komunikaciju. Zbog toga je svakom ureaju potrebna IP adresa. Za ciklinu razmenu ulazno/izlaznih podataka PROFINet ne koristi TCP/IP komunikaciju ve samo komunikaciju na prvom, drugom i sedmom OSI nivou, odnosno preskae TCP/IP nivoe. Ovo se radi jer U/I razmena zahteva veliku brzinu prenosa i malo kanjenje to je nemogue postii upotrebom TCP/IP protokola zbog prevelikog overhead-a. Poto U/I razmena ne koristi TCP/IP komunikaciju, ne koristi ni IP adresu ve simboliko ime ureaja (device name), za koje se vezuje MAC adresa korespodentnog ureaja. Pri konfiguraciji mree u programu STEP 7 svim povezanim ureajima se dodeljuje njihovo simboliko ime, zatim softver alje upitnu poruku svim ureajima na koju se odazivaju i alju svoju MAC adresu koja se zatim povezuje sa imenom. Prilikom konfiguracije softver nudi mogunost i automatskog ili manuelnog dodeljivanja IP adrese koja e se dodeliti ureajima pri startu sistema. Svi ovi podaci se zatim ubacuju u IO kontroler. IP adresa je dinamika pa e pri svakom restartu sistema kontroler svim ureajima dodeliti novu IP adresu upotrebom DCP protokola (Discovery and Basic Configuration Protocol) u izolovanoj mrei ili upotrebom DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) servera.

Slika 3.3 Primer podeavanja IP adrese i simbolikog imena u programu STEP 7 Komunikacija preko integrisanog PROFINet porta

Integrisani PROFINet port na Siemens-ovim procesorima kao to su na primer s7 1200, s7 1500, podrava i Ethernet i TCP/IP komunikacione standarde u cilju komunikacije sa nekim drugim ureajima kao to su: Ureaji za programiranje (PC sa STEP 7 aplikacijom), HMI ureaji, Drugi Siemens procesori ili ureaji drugih proizvoaa koji podravaju standardne TCP instrukcije.Za ove potrebe dizajnirani su gotovi instrukcijski blokovi.TCP i ISO-on-TCP komunikacijaTCP protokol je transportni protokol etvrtog nivoa OSI modela, odnosno treeg nivoa TCP/IP modela. Ovaj protokol obezbeuje pouzdan transfer podataka. Pre slanja podataka TCP protokol uspostavlja vezu sa prijemnom stranom, alje sve potrebne podatke, zahteva potvrdu prijema svih podataka u ispravnom stanju i nakon obavljene sesije zatvara konekciju.Sledee instrukcije su namenjene uspostavljanju i kontroli komunikacije u programu STEP 7: TCON uspostavlja TCP/IP konekciju izmeu klijenta i servera, TSEND i TRCV slanje i primanje podataka, respektivno, TDISCON raskida konekciju.Instrukcije koje objedinjuju gore navedene su TSEND_C i TRCV_CTSEND_C instrukcija objedinjuje instrukcije TCON, TSEND i TDISCON. Ona utemeljuje TCP ili ISO-on-TCP komunikaciju, alje podatke i u mogunosti je da prekine konekciju. Nakon to je komunikacija uspostavljena, automatski se odrava od strane procesora.

Slika 3.4 TSEND_C instrukcijski blok U sledeoj tabeli dato je znaenje pojedinih parametara:

Tabela 33 Parametri instrukcijskog bloka TSEND_CParametarDeklaracijaTip podatkaOpis

REQUlazBOOLZapoinje slanje na uzlaznoj ivici

CONTUlazBOOLKontrolie konekciju:0 raskida konekciju1 uspostavlja i odrava konekciju

LENUlazUDINTMaksimalni broj bajtova za slanje

CONNECTUlaz/IzlazVARIANTPokaziva na strukturu opisa konekcije (TCP, ISO-on-TCP)

DATAUlaz/IzlazVARIANTPokaziva na oblast koja sadri adresu i duinu podataka koji se alju

DONEIzlazBOOL0 slanje je u toku ili jos nije zapoeto1 slanje je izvreno. Ovo stanje je prisutno samo tokom jednog ciklusa

BUSYIzlazBOOL0 slanje nije zapoeto ili je ve izvreno1 slanje je u toku

ERRORIzlazBOOL0 slanje izvreno bez greke1 greka prilikom uspostavljanja/raskidanja konekcije ili slanja podataka

STATUSIzlazWORDKd greke

TSEND_C se izvrava na sledei nain: Da bi se uspostavila konekcija, TSEND_C je potrebno izvriti sa parametrom CONT=1. Nakon uspene konekcije, DONE parametar se postavlja na jedan ciklus, Za raskidanje konekcije, TSEND_C se izvrava sa parametrom CONT=0. Konekcija se momentalno raskida, Da bi se poslali podaci preko ve uspostavljene konekcije, TSEND_C se izvrava sa uzlaznom ivicom na REQ-u.TRCV_C utemeljuje TCP ili ISO-on-TCP komunikaciju, prima podatke i raskida konekciju. Objedinjuje instrukcije TCON, TRCV i TDISCON. Nakon podeene i uspostavljene komunikacije procesor automatski odrava konekciju.

Slika 3.5 TRCV_C instrukcijski blok Tabela 34 Parametri instrukcijskog bloka TRCV_CParametarDeklaracijaTip podatkaOpis

EN_RUlazBOOL1 - Prijem omoguen

CONTUlazBOOL0 raskida konekciju nakon prijema1 uspostavlja i odrava konekciju

LENUlazUDINTMaksimalni broj bajtova za prijem

DATAUlaz/izlazVARIANTPokaziva na oblast prijema

DONEIzlazBOOL0 prijem je u toku ili jos nije zapoet1 prijem je izvren

BUSYIzlazBOOL0 prijem nije zapoet ili je ve izvren1 prijem je u toku

ERRORIzlazBOOL0 prijem izvren bez greke1 greka prilikom uspostavljanja/raskidanja konekcije

STATUSIzlazWORDKd greke

RCVD_LENIzlazUDINTStvarna koliina primljenih podataka u bajtovima

TRCV_C se izvrava na sledei nain:

Konekcija se uspostavlja izvrenjem TRCV_C sa CONT=1 Da bi se primili podaci, TRCV_C je potrebno izvriti sa EN_R=1. TRCV_C uzastopno prima podatke kada su CONT=1 i EN_R=1 Raskidanje konekcije obavlja se izvrenjem TRCV_C sa parametrom CONT=0

UDP komunikacijaZa razliku od TCP protokola, UDP protokol ne uspostavlja sesiju i ne vri kontrolu prijema. Ovaj protokol je samim tim dosta nepouzdaniji od TCP protokola ali i dosta jednostavniji i bri. Zgodan je za primenu u praenju procesa u industriji, gde ako nam odreeni podatak nije isporuen, ve u sledeem trenutku emo dobiti novi, aktuelni podatak. Instrukcije kojima se ostvaruje UDP komunikacija su: TCON za uspostavljanje konekcije, TUSEND i TURCV za slanje i primanje podataka, TDISCON za raskidanje konekcije.TUSEND instrukcija slui za slanje podataka upotrebom UDP protokola. TUSEND radi asinhrono. Slanje se zapoinje izvravanjem funkcije sa uzlaznom ivicom na REQ parametru.

Slika 3.6 TUSEND instrukcijski blok ID parametar je referenca na konekciju izmeu korisnikog programa i komunikacionog sloja operativnog sistema, ADDR parametar je pokaziva na adresu prijemnika.Ostali parametri imaju isto znaenje kao u instrukcijama TSEND_C i TRCV_CTURCV instrukcija slui za prijem podataka upotrebom UDP protokola. Prijem se izvrava sa jedinicom na EN_R parametru.

Slika 3.7 TURCV instrukcijski blok NDR parameter oznaava da li je posao zavren (0 nije poeo ili je u toku, 1 zavren)Ostali parametri imaju isto znaenje kao u prethodnim instrukcijama.S7 komunikacijaS7 komunikacija je osmiljena za jednostavnu i efikasnu komunikaciju izmeu dva PLC-a iz serije SIMATICS7. Komunikacija se obavlja uz pomo instrukcija GET i PUT, za itanje i pisanje podataka, respektivno. PLC koji eli da proita odreene podatke sa drugog PLC-a pomou instrukcije GET pristupa za to predvienom memorijskom prostoru u koji su upisani podaci za itanje. Upis podataka u drugi PLC se obavlja instrukcijom PUT, upisujui podatke u predvieni memorijski prostor drugog PLC-a. Da bi ove dve instrukcije uopte mogle da se izvre, PLC sa kojim se komunicira mora odobriti razmenu informacija preko PUT/GET komunikacije, iz bezbednosnih razloga. GET instrukcija se izvrava sa uzlaznom ivicom na REQ parametru

Slika 3.8 GET instrukcijski blok Parametar ADDR_1 je pokaziva na memoriju PLC-a sa kojim se komunicira, u kojoj su upisani podaci za itanje Parametar RD_1 je pokaziva na memoriju PLC-a koji ita podatke, u koju e se proitani podaci upisatiOstali parametri imaju isto znaenje kao u prethodnim instrukcijama.Parametri ADDR_1 i RD_1 moraju biti identini u smislu broja, duine i tipa podataka. PUT instrukcija se izvrava sa uzlaznom ivicom na REQ parametru.

Slika 3.8 PUT instrukcijski blok

ADDR_1 parametar je pokaziva na memorijsku lokaciju drugog PLC-a u koje e PLC koji inicira komunikaciju upisati podatke, SD_1 parametar je pokaziva na memorijsku lokaciju PLC-a koji inicira komunikaciju, u kojoj su smeteni podaci za upis u drugi PLC.Ostali parametri imaju isto znaenje kao u prethodnim instrukcijama.Parametri ADDR_1 i SD_1 moraju biti identini u smislu broja, duine i tipa podataka.

Integracija PROFINet i PROFIBUS mreeJedna od pozitivnih strana PROFINet protokola je mogunost integracije sa drugim fieldbus sistemima kao to je PROFIBUS. Meutim, nije mogue direktno povezati ova dva sistem, ve preko posebnog posrednika (proxy) kao to je IE/PBlink. IE/PB link je u sutini PROFINet IO ureaj koji pored PROFINet interfejsa sadri i PROFIBUS interfejs. Pomou njega omoguuje se meusobna komunikacija ureaja PROFIBUS i PROFINet mree. Na ovaj nain mogue je povezati DPV0 i DPV1 slave ureaje na PROFINet mreu. IE/PB link mora ujedno biti i PROFIBUS master.

Slika 3.10 Siemens IE/PB link

Slika 3.11 Integracija PROFINet i PROFIBUS mree preko IE/PB posrednika

MODBUS protokolMODBUS je Fieldbus protokol, osmiljen 1979. godine od strane Modicon (danas Schneider Electric) kompanije. Zasniva se na master-slave ili client-server(TCP/IP) principu. Dozvoljava prisustvo jednog master ureaja i do 247 slave ureaja u jednoj mrei. Od samog nastanka pa do danas je veoma popularan protokol i zabeleeno je preko 7 miliona ureaja koji komuniciraju upotrebom ovog protokola. Protokol je otvorenog tipa, to znai da su proizvoai opreme slobodni da ga ugrade u svoje ureaje bez ikakve naknade. MODBUS se esto koristi za povezivanje raunara za nadzor nekog procesa i udaljenih ureaja, odnosno u SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) sistemima.Postoje tri tipa MODBUS protokola: MODBUS ASCII gde se poruka sastoji od ASCII karaktera, MODBUS RTU (Remote Terminal Unit) gde se poruka sastoji od bajtova, MODBUS/TCP predvien za Ethernet okruenje, implementirajui MODBUS poruke u TCP/IP stek.Prva dva tipa (MODBUS ASCII i RTU)na fizikom nivou podravaju serijski prenos upotrebom ve opisanog RS-485 standarda ili starijeg RS-232 standarda koji podrava komunikaciju izmeu samo dva ureaja i za razliku od RS-485 standarda ne implementira diferencijalni prenos ime je dosta podloniji smetnjama. Trei tip, MODBUS/TCP, predvia prenos preko Ethernet mree kao i prenos preko interneta. Razmena podataka odvija se ADU (Application Data Unit) paketima u kojima je sadrana adresa slave ureaja, funkcijski kd, pratei podaci i provera greke. MODBUS protokol je sutinski aplikacijski protokol jer definie samo aplikacijski sloj OSI modela, dok se na fizikom nivou u sluaju serijskog prenosa bazira na ve definisanim RS-232/485 standardima, a u sluaju MODBUS/TCP-a bazira se na ve definisanim TCP/IP i Ethernet protokolima.Tabela 41 OSI model MODBUS protokolaOSI nivoSerijski MODBUS(ASCII i RTU)MODBUS/TCP

7. Aplikacijski nivoMODBUSMODBUS/TCP

6.Prezentacijski nivo------

5.Nivo sesije------

4. Transportni nivo---TCP

3. Mreni nivo---IP

2. Nivo podataka---Ethernet 802.3

1.Fiziki nivoRS-232/485

Tipovi prenosaKomunikacija MODBUS protokolom obavlja se precizno definisanim MODBUS porukama u kojima je sadrana adresa prijemnika, kd funkcije koja treba da se izvri, propratni podaci potrebni za izvrenje funkcije, kao i odgovarajua provera greke u prenosu. Ove poruke nose naziv ADU (Application Data Unit) poruke. Osnovni sadraj ADU poruke ine funkcijski kd i podaci, ija je struktura nezavisna od primenjenog tipa prenosa (serijski ASCII i RTU ili TCP/IP) i nosi naziv PDU (Packet Data Unit) paket. PDU paket je nezavisan od korienog tipa prenosa i ine ga 2 osnovna polja: Function code kd funkcije koju slave/server jedinica treba da izvri, Data pratei podaci potrebni za izvenje funkcije ili podaci koje slave jedinica vraa u odgovoru. Ovo polje moe biti i prazno u sluaju da je potreban kratak odgovor slave jedinice da je neka funkcija izvrena.

Function codeData

Slika 4.1 PDU paketPrilikom inicijalizacije komunikacionog procesa, Master(Client) ureaj formira PDU paket i u zavisnosti od primenjene metode prenosa dodeljuje mu dodatna polja u kojima je sadrana adresa prijemnika i provera greke u prenosu.

Serijski tip prenosa (MODBUS-ASCII i MODBUS-RTU)Dva tipa MODBUS protokola obihvaena su serijskim tipom prenosa: MODBUS ASCII i RTU. Sama struktura MODBUS porukene razlikuje se primenom ASCII ili RTU tipa, ve se samo razlikuje nain pakovanja informacija na predajnoj i raspakivanja na prijemnoj strani. Da bi bilo mogue implementirati bilo koji od ova dva tipa, potrebno je da svi ureaji budu podeeni za rad samo sa tim tipom. U sluaju serijskog tipa prenosa, PDU paketu se dodeljuju dodatna dva polja: Device address koje sadri adresu prijemnika, Error check polje za proveru greke u prenosu.

Device addressFunction codeDataError check

Slika 4.2 ADU poruka serijskog prenosa (ASCII i RTU)

MODBUS ASCII modMODBUS-ASCII komunikacija predvia slanje svakog bajta poruke sa dva heksadecimalna karaktera, kodujui svaki od tih karaktera ASCII (American Standard Code for Information Interchange) kdom. Za kodovanje jednog karaktera potreban je jedan bajt, to znai da se jedan bajt poruke alje sa dva bajta u ASCII kdu. Uzmimo kao primer adresu nekog ureaja MODBUS sistema koja ima vrednost 30, odnosno u heksadecimalnom sistemu 0x1E. Primenom ASCII koda 1 se koduje sa bajtom 0x31, a E se koduje sa bajtom 0x41. Dakle, adresa ureaja 0x1E e se kodovati sa dva bajta: 0x31 0x41 ili binarno zapisano: 00110001 01000001. Treba naglasiti da pri slanju svakog ASCII bajta dovoljno koristiti samo 7 bitova umesto 8, i to poevi od LSB, jer je MSB uvek jednak 0 (koduju se heksadecimalni karakteri 0...9 i A...F). Time se postie neto krae vreme slanja. Svaka poruka se alje bajt po bajt, a za slanje jednog ASCII bajta (7 bitova) potrebno je jos tri dodatna bita: START bit, bit parnosi i STOP bit. Moe se slati i bez bita parnosti ali se onda umesto njega alje jo jedan dodatni STOP bit.Start1234567Bit parnostiStop

Slika 4.3 Sekvenca bitova za slanje jednog ASCII bajtaDa bi ureaj kome je poruka namenjena mogao da prepozna njen poetak i kraj, koriste se posebni karakteri. Za oznaavanje poetka poruke koristi se karakter : kodovan brojem 0x3A a kraj poruke se oznaava sa parom karaktera CR-LF (Carriage return Line feed), koji se koduju brojevima 0x0D i 0x0A respektivno. Pauza izmeu slanja dva karaktera ne sme biti vea od 1 sekunde, u suprotnom se pretpostavlja da je dolo do greke.Provera greke u prenosu obavlja se LRC (Longitudinal Redundancy Checking) detekcijom.StartAdressFunctionDataLRCEnd

1karakter2karaktera2karakteraOd 0 do 2x252karaktera2karaktera2karaktera

Slika 4.4 Okvir ASCII porukeMODBUS RTU modPrimenom MODBUS RTU moda, karakteri se ne koduju ve se alju u svom originalnom stanju. Na primer, ako bi sada master ureaj hteo da se obrati slave ureaju sa adresom 30 (0x1E), on bi u adresno polje jednostavno upisao 0x1E, odnosno u binarnom zapisu 00011110. Oigledno je da je ovaj mod prenosa mnogo efikasniji i bri od ASCII moda jer mu je potrebno skoro duplo manje bajtova pri slanju poruke. Kao i kod MODBUS ASCII moda, svaki bajt se alje zasebno, jedan za drugim, i svakom je pridrueno jo tri dodatna bita : START bit, bit parnosti i STOP bit (ili dva STOP bita ako se ne koristi bit parnosti). Start12345678BitparnostiStop

Slika 4.5 Sekvenca bitova za slanje jednog RTU bajta Uslov za detekciju poetka poruke, kao i za detekciju kraja poruke je tiina na liniji u trajanju od duine 3,5 karaktera (ovo vreme zavisi od primenjene brzine prenosa). Poruka se mora u celini prenositi kontinualno, a ukoliko se u toku slanja jedne poruke detektuje pauza dua od 1,5 karaktera, poruka se proglaava nepotpunom i smatra se da je dolo do greke u prenosu. Detekcija greke obavlja se CRC (Cyclical Redundancy Checking) metodom.

StartAdressFunctionDataCRCEnd

Tiina3,5 karaktera8 bitova8 bitovaNx8 bitova16 bitovaTiina3,5 karaktera

Slika 4.6 Okvir RTU poruke

MODBUS TCP/IPMODBUS TCP/ IP je modernija verzija MODBUS protokola koja koristi Ethernet i TCP/IP standarde za komunikaciju MODBUS ureaja sa svim ureajima koji podravaju TCP/IPstandard. Najveu primenu nalazi u komunikaciji putem interneta. Osnovna funkcija TCP protokola je da osigura zagarantovan prenos podataka i da ti podaci stignu na odredite u ispravnoj formi. IP protokol vodi rauna o adresiranju i rutiranju u mrei, odnosno stara se o tome kojim e putem podaci stii od take A do take B. Prilikom TCP/IP tipa prenosa, PDU paketu se dodaje MBAP(MODBUS Application Protocol) zaglavlje. Zaglavlje ima duinu od 7 bajtova i sastoji se od etiri komponente: Transaction identifier potreban za uparivanje transakcije. MODBUS server ovu vrednost kopira u isto polje prilikom odgovora. Ima duinu od 2 bajta Protocol identifier identifikator protokola. Vrednost za MODBUS protokol je 0. Length oznaava broj bajtova narednih polja, ukljuujui i Unit identifier Unit identifier koristi se za komunikaciju sa serijskom linijom preko Gateway ureaja. U ovo polje se smeta adresa slave ureaja serijskog dela mree.

MBAPFunction codeData

Slika 4.7 ADU poruka MODBUS TCP/IP prenosaTako formirana ADU poruka se utiskuje u TCP okvir dodavanjem TCP zaglavlja. TCP okviru se dodaje IP zaglavlje i time se stvara IP okvir. Na samom kraju, IP okviru se dodaje Ethernet zaglavlje i FCS(Chekcsum) polje. Time je formiran kompletan TCP/IP paket podataka i spreman je za slanje. Na prijemnoj strani ovaj paket se raspakuje obrnutim redosledom.Integracija serijskog i MODBUS TCP/IP protokolaJedna od pogodnosti primene MODBUS protokola je opcija povezivanja, odnosno meusobne komunikacije izmeu serijskog (ASCII, RTU) i MODBUS TCP/IP protokola. To je mogue ostvariti posredstvom Gateway ureaja. Gateway ima dve osnovne funkcije: Da izvri konverziju signala RS-232 ili RS-485 u Ethernet signal i obrnuto, Da adaptira MODBUS RTU ili ASCII poruke u TCP/IP format i obrnuto.Ovim se otvaraju brojne mogunosti pri projektovanju MODBUS mree. Na primer, moemo imati itav niz slave ureaja povezanih preko serijskog MODBUS-a lokalno, koje kontrolie (nadzire) udaljeni master ureaj preko interneta, na primer PC. MODBUS funkcijski kodoviFunkcijski kod se upisuje u function code polje. Ovim kodom se odreuje koji zadatak slave jedinica treba da obavi. Postoji 255 funkcija (jedan bajt), od kojih nisu sve dostupne slave jedinicama. Neke od vanijih funkcija su date u tabeli:Tabela 42 Kodovi esto korenih MODBUS funkcijaKd funkcijeznaenje

01itanje stanja izlaznih pinova (Read coil status)

02itanje stanja ulaznog pina (Read input status)

03itanje stanja unutranjeg registra (Read holding register)

04itanje stanja ulaznog registra (Read input register)

05Promeni stanje izlaznog pina (Force single coil)

06Upii stanje registra (Preset single register)

15Promeni stanje vie izlaznih pinova (Force multiple coils)

16Upii vrednosti u vie registara (Preset multiple registers)

Funkcija 01 itanje stanja izlaznih pinovaOva funkcija ima svrhu itanja pojedinanih izlaznih pinova nekog udaljenog ureaja. Stanje nekog pina moe imati vrednost 0 ili 1 (ukljueno/iskljueno) te je svakom pinu dovoljan jedan bit. U PDU paketu master zahteva uprvo polje se upisuje kd funkcije (0x01), a u data polje adresa prvog pina koji elimo da proitamo i broj narednih pinova ukoliko itamo vie od jednog.Function codeData

Poetna adresaBroj pinova

1 bajt (0x01)2 bajta2 bajta

Slika 4.8 PDU paket master zahteva funkcije 01U odgovoru slave jedinice prvo polje PDU paketa takoe zauzima kd funkcije, a u data polje se upisuje broj bajtova u koji su upisani statusi pinova, zatim stanje pinova.Function codeData

Broj bajtovaStanje pinova

1 bajt (0x01)1 bajtN bajtova

Slika 4.9 PDU paket slave odgovora funkcije 01Funkcija 02 (itanje stanja ulaznog pina) ima identinu strukturu, osim to se radi o ulazima.Funkcija 03 itanje stanja unutranjeg registraOva funkcija se koristi za itanje sadraja unutranjih registara. U zahtevu, master ureaj alje kd funkcije, poetnu adresu registra (prvog u nizu koji itamo) i broj registara koji elimo proitati. Function codeData

Poetna adresaBroj registara

1 bajt (0x03)2 bajta2 bajta

Slika 4.10 PDU paket master zahteva funkcije 03U odgovoru slave jedinice, alje se funkcijski kd, ukupan broj bajtova sa sadrajem registara i sam sadraj registara. Sadraj jednog registra zauzima 2 bajta.Function codeData

Broj bajtovaSadraj registara

1 bajt (0x03)1 bajt2xN bajtova

Slika 4.11 PDU paket slave odgovora funkcije 03Funkcija 04 (itanje stanja ulaznih registara) ima identinu strukturu kao funkcija 03 osim to se radi o ulaznim registrima.Funkcija 05 Promeni stanje izlaznog pinaOva funkcija se koristi za promenu stanja jednog izlaznog pina (0 ili 1). U master zahtevu se alje kd funkcije, adresa pina kojem elimo promeniti stanje i stanje pina koje elimo. U polje za upis stanja pina koje elimo se za 1 upisuje 0xFF00, a za 0 0x0000. Bilo koji drugi upis dovodi do prijave greke. Function codeData

Adresa pinaStanje pina

1 bajt (0x05)2 bajta2 bajta

Slika 4.12 PDU paket master zahteva funkcije 05Slave jedinica odgovara sa identinim PDU paketom kao potvrdom da je zahtev izvren. Funkcija 06 (Upii stanje registra) ima isti format PDU oblasti, a u poslednje polje se upisuje sadraj registra. Slave jedinica kao potvrdu o izvrenju alje identian PDU paket.Funkcija 15 Promeni stanje vie izlaznih pinovaOvom funkcijom se menja stanje na nizu izlaznih pinova, poevi od onog oznaenim poetnom adresom. U master zahtevu se pored koda funkcije i poetne adrese alje ukupan broj izlaznih pinova kojima e se menjati stanje, ukupan broj bajtova u kojima je upisano stanje pinova, i stanje pinova na koje elimo da ih promenimo.

Function codeData

Poetna adresaBroj izlaznih pinovaBroj bajtovaStanje pinova

1 bajt (0x0F)2 bajta2 bajta1 bajtN x 1 bajt

Slika 4.13 PDU paket master zahteva funkcije 15U odgovoru slave jedinice se kao potvrda alje PDU paket sa istim sadrajem, bez polja broj bajtova i stanje pinova. Funkcija 16 (Upii vrednosti u vie registara) ima isti format kao i funkcija 15, ali je re o registrima i sadraj jednog registra zauzima 2 bajta.MODBUS instrukcijski blokovi u programu STEP 7MODBUS RTU instrukcijski blokoviMB_COMM_LOAD instrukcija slui za konfiguraciju komunikacionog porta MODBUS RTU protokola. Ovu instrukciju je dovoljno izvriti jednom da bi se port konfigurisao, a sledee izvravanje moe se obaviti ukoliko je potrebno promeniti konfiguraciju porta. Potrebno je biti oprezan pri pozivanju ove instrukcije jer se sa svakim njenim izvravanjem brie komunikacioni buffer.

Slika 4.14 Instrukcijski blok MB_COM_LOADZnaenje pojedinih parametara ovog bloka dato je u tabeli:Tabela 43 Parametri instrukcijskog bloka MB_COM_LOADParametarDeklaracijaTip podatkaOpis

REQUlazBOOLIzvrenje instrukcije na uzlaznoj ivici

PORTUlazPORTIdentifikacija komunikacionog porta

BAUDUlazUDINTOdabir brzine prenosa (baud rate)

PARITYUlazUINTBit parnosti:0 bez1 neparan2 paran

MB_DBUlazMB_BASEReferenca bloka podataka MB_MASTER ili MB_SLAVE instrukcije

DONEIzlazBOOL1 Instrukcija je izvrena bez greke

ERRORIzlazBOOL0 greka nije detektovana1 greka je detektovana

STATUSIzlazWORDKd greke

MB_MASTER instrukcijom omoguavamo programu da komunicira kao MODBUS master. Pomou ove instrukcije moemo pristupiti podacima jednog ili vie slave ureaja. Ubacivanjem ove instrukcije u program kreira se programski blok (DB) koji nam slui kao referenca instrukciji MB_COMM_LOAD, koja mora biti izvrena pre nego to MB_MASTER moe komunicirati sa portom. Port koji je iskorien za slanje master zahteva ne moe se iskoristiti sa MB_SLAVE instrukciju i obrnuto. Nije potrebno eksplicitno navesti koja funkcija se izvrava. Dovoljno je u MODE parametru navesti da li se radi o upisu ili itanju informacija, a na osnovu unete adrese e biti razjanjeno da li se radi o registrima ili o pinovima.

Slika 4.15 Instrukcijski blok MB_MASTER

Znaenje pojedinih parametara ovog bloka dato je u tabeli:Tabela 44 Parametri instrukcijskog bloka MB_MASTERParametarDeklaracijaTip podatkaOpis

REQUlazBOOL0 nema zahteva1 zahtev za slanje podataka slave ureajima

MB_ADDRUlazUINTMODBUS RTU adresa stanice

MODEUlazUSINTSpecifizira tip zahteva (pisanje, itanje...)

DATA_ADDRUlazUDINTSpecifizira poetnu adresu podataka kojima se eli pristupiti

DATA_LENUlazUINTOdreuje broj bitova ili rei kojima se eli pristupiti

DATA_PTRUlazVARIANTPokaziva na blok podataka (DB) ili memorijsku adresu procesora

DONEIzlazBOOL0 Prenos nije zavren1 Prenos zavren bez greke

BUSYIzlazBOOL0 - MB_MASTER transakcija nije u toku1- MB_MASTER transakcija je u toku

MB_SLAVE instrukcija omoguuje komuniciranje kao MODBUS slave. Ovom instukcijom se odgovara na zahtev upuen od strane MODBUS master-a. Kao i kod MB_MASTER instrukcije, nakon ubacivanja ove instrukcije u program kreira se programski blok kao referenca instrukciji MB_COMM_LOAD.

Slika 4.16Instrukcijski blok MB_SLAVEZnaenje pojedinih parametara ovog bloka dato je u tabeli:Tabela 45 Parametri instrukcijskog bloka MB_SLAVEParametarDeklaracijaTip podatkaOpis

MB_ADDRUlazUINTAdresa MODBUS slave-a

MB_HOLD_REGUlazVARIANTPokaziva na unutranji registar (holding register)

NDRIzlazBOOL0 nema novog podatka1 novi podatak je upisan od strane mastera

DRIzlazBOOL0 podatak nije proitan1 podatak je proitan od strane mastera

MODBUS TCP/IPinstrukcijski blokoviMODBUS TCP/IP komunikacija se obavlja uz pomo dva instrukcijska bloka. Jedan za komunikaciju kao TCP client, a drugi za komunikaciju kao TCP server.MB_CLIENT instrukcijski blok omoguava komunikaciju u ulozi TCP client-a. Pomou ove instrukcije mogue je uspostaviti konekciju izmeu client-a i server-a, slati zahteve za izvrenje funkcija, primati odgovore na te zahteve, kao i raskinuti konekciju.

Slika 4.17 Instrukcijski blok MB_CLIENTZnaenje pojedinih parametara dato je u tabeli:Tabela 46 Znaenje pojedinih parametara instrukcijskog bloka MB_CLIENTParametarDeklaracijaTip podatkaOpis

REQUlazBOOLIzvrenje instrukcije na uzlaznoj ivici

DISCONNECTUlazBOOL0 Uspostavljanje konekcije sa zadatom IP adresom1 Raskidanje konekcije

CONNECT_IDUlazUINTJedinstveni ID za identifikaciju konekcije

IP_OCTET_1Ulaz USINTPrvi oktet IP adrese (32-bitna Ipv4 adresa)

IP_OCTET_2UlazUSINTDrugi oktet IP adrese

IP_OCTET_3UlazUSINTTrei oktet IP adrese

IP_OCTET_4UlazUSINTetvrti oktet IP adrese

IP_PORTUlazUINTBroj IP porta servera sa kojim klijent uspostavlja konekciju (najee 502)

MB_SERVER instrukcija omoguuje komunikaciju kao TCP server. Obrauje zahteve za konekciju upuene od strane TCP client-a, prima zahteve za izvrenje funkcija i alje odgovarajue odgovore.

Slika 4.18 Instrukcijski blok MB_SERVERSvi parametri imaju isto znaenje kao u prethodnim instrukcijama.

USS protokol

USS protokol (Universal Serial Interface Procotol) je serijski protokol koga je razvila kompanija Siemens iskljuivo za komunikaciju sa Siemens-ovim pretvaraima SIMOVERT i SIMOREG serije. Protokol se bazira na master-slave tehnologiji pristupa medijumu za prenos i predvia prisustvo jednog master ureaja i do 31 slave ureaja. Komunikacija se odvija posredstvom telegrama, a na fizikom nivou protokol se bazira na RS-485 standardu. Za konekciju su predvieni Sub D 9-pinski konektori, sa terminacijom linije na krajevima veze. Mogua je i point-to-point konekcija preko RS-232 standarda. Razmena podataka je najee ciklina, mada je mogua i aciklina komunikacija.Iz ovih osobina moe se zakljuiti da je USS protokol dosta slian PROFIBUS DP protokolu sa PROFIDRIVE aplikacijskim profilom.Iako postoje slinosti, USS protokol je dosta jednostavniji i lako se implementira u postojee sisteme.Osnovne odlike USS protokola su: Master-slavetehnika pristupa, 1 master ureaj i do 31 slave ureaja, Jednostavni i pouzdani telegrami, Komunikacija preko RS-485 standarda ili point-to-point preko RS-232 standarda, Slinost sa PROFIBUS DPprotokolom (PROFIDRIVE profil), Lako se implementira u postojee sisteme.

Slika 5.1 Struktura USS mreeCiklini i aciklini prenos telegramaUSS protokol predvia dva naina prenosa telegrama: ciklini i aciklini prenos. Regulacija pogona zahteva dobro definisana vremena odziva otvorenih i zatvorenih petlji povratne sprege, pa se iz tog razloga iskljuivo primenjuje ciklini prenos telegrama. Kod ciklinog prenosa, master ureaj kontinualno alje telegrame slave ureajima i eka na njihov odgovor. Slave jedinica alje odgovor ukoliko je adresirana u zahtevu i ukoliko je telegram primljen bez greke. Ako jedinica nije adresirana ili ako je telegram zahteva bio broadcast tipa (upuen svim slave jedinicama), slave jedinica nee odgovoriti. Slave ureaji konstantno nadgledaju telegrame koji se alju kako bi uoili greku.Master ureaj se redom obraa jednoj po jednoj slave jedinici, tano definisanim redosledom, kako bi svaka bila opsluena u definisanom vremenskom intervalu. Nekad je, meutim, potrebno odreenim slave ureajima pristupiti ee nego drugim. To se postie takzvanim krunim listama (circulating list) u koju se upisuju adrese slave jedinica onim redosledom kojim se eli pristupiti svakoj. Ureaji koji zahtevaju duplo ei pristup e tako biti dva puta upisani u krunu listu, sa jednakim razmakom izmeu svakog pristupa. Na slici je dat primer USS mree sa 6slave ureaja adresiranim 0,1,7,3,5 i 21. Master jedinica se ureajima 0 i 1 duplo ee obraa.

Slika 5.2 Kruna lista sa redosledom pristupa svakoj slave jediniciUkoliko je potrebno ostvariti point-to-point konekciju, u krunu listu se upisuje adresa samo tog ureaja sa kojim je potrebno komunicirati.Iako je prenos podataka USS protokola uglavnom ciklian, mogue je primeniti i aciklini prenos za servisiranje i dijagnostiku ureaja na liniji. Aciklinim prenosom telegrami se alju u nedefinisanim vremenskim intervalima. Nije mogue istovremeno primeniti i ciklini i aciklini prenos. Slave ureaji u ovom sluaju nemaju mogunost nadgledanja telegrama radi uoavanja greke. Struktura USS telegramaSvaki telegram USS protokola se sastoji iz sledeih oblasti: STX startni karakter (Start character), uvek ima vrednost 0x02, LGE duina telegrama (Length specification), veliine jednog bajta, ADR adresni bajt(Adress byte), u koji se upisuje adresa slave jedinice kojoj je namenjen telegram, Oblast podataka (Net characters) sastoji se iz dve oblasti: PKW (Parameter ID value) i PZD (Process data). Veliina ove oblasti zavisi od toga da li je telegram fiksne ili promenljive duine, BCC karakter za proveru bloka (Block check character), veliine jednog bajta.

STXLGEADROblast podatakaBCC

PKWPZD

Slika 5.3 Struktura USS telegramaTelegram se alje bajt po bajt, gde su svakom bajtu dodata jo 3 bita: Start bit, bit parnosti i stop bit. STX bajt nije dovoljan sam po sebi da bi se prepoznao poetak telegrama. Izmeu dva telegrama potrebna je tiina na liniji (odsustvo emitovanja) u trajanju od 2 karaktera. To vreme zavisi od odabrane brzine prenosa.Adresni bajt ADRU adresnom bajtu ADR se pored adrese ureaja kojem se master obraa nalazi i tip telegrama. S obrzirom da je USS protokolom predvieno prisustvo maksimalno 31 slave ureaja u mrei, dovoljno je odvojiti prvih 5 bitova (0,1,2,3,4,5) za adresiranje tih ureaja (32 kombinacije). Preostala tri bita su predviena za odreivanje tipa telegrama. U narednoj tabeli data su znaenja pojedinih kombinacija ta tri bita.Tabela 51 Znaenje kombinacija poslednja 3 bita ADR bajtaBit7Bit6Bit5Znaenje

000Standardna razmena podataka za pretvarae. Proveravaju se prvih 5 bitova za adresiranje

010Mirror telegram. alje se odreenoj slave jedinici adresiranoj sa prvih 5 bitova i ta slave jedinica u odgovoru vraa identian telegram. Koristi se za dijagnostiku.

001Broadcast telegram. alje se svim slave jedinicama

1xxTelegram specijalnog tipa. Odbijaju ga sve slave jedinice kod kojih nije definisan telegram ovog tipa.

Oblast podatakaU ovu oblast smetene su informacije koje razmenjuju master (PLC) i slave (frekventni regulator) ureaji. Oblast se sastoji iz dve podoblasti: PKW - parametarske oblasti, PZD procesne oblasti.Parametarska PKW oblast omoguava pristup parametrima frekventnog regulatora i manipulaciju istim. Sastoji se od sledeih elemenata: PKE (Parameter ID) i IND (Index) u ovim poljima su definisani zahtevi (tip zadatka) koje master jedinica alje slave-u PKW elementi (PKW elements) Sadri opis ili vrednosti parametara koji se prenoseProcesna PZD oblast omoguava upravljanje i nadzor frekventnog regulatora. Ukoliko se telegram alje od master-a kad slave-u, ovde je su sadrana kontrolna re i referenca pomou koje master upravlja slave-om (start, stop, referenca brzine). Ukoliko je u pitanju telegram odgovora, ovde e biti sadrana statusna re i stvarna vrednost nekog parametra ( brzina, struja, itd.). PKW oblastPZD oblast

PKEINDPKW elementiPZD1...PZDn

Slika 5.4 Oblast podatakaUSS instrukcijski blokovi u programu STEP 7Siemens je razvio gotove instrukcijske blokove za komunikaciju u USS mrei. Instrukcijski blokovi koji e ovde biti obraeni, USS_PORT, USS_DRIVE, USS_RPM i USS_WPM, odnse se na PLC S7 1200. Blokovi drugih modela S7 serije se ne razlikuju mnogo od ovde pomenutih ali nose neto drugaije nazive.USS_PORT instrukcijski blok kontrolie komunikaciju izmeu procesora i pretvaraa. Pri svakom pozivu ove instrukcije uspostavlja se komunikacija sa pretvaraem. Instrukcija se mora dovoljno esto izvravati kako slave (pretvara) ne bi prijavio greku (timeout).

Slika 5.5 USS_PORT instrukcijski blokZnaenje pojedinih parametara dato je u tabeli:

Tabela 52 Znaenje pojedinih parametara instrukcijskog bloka USS_PORTParametarDeklaracijaTip podatkaOpis

PORTUlazPORTIdentifikator komunikacionog porta

BAUDUlazDINTBrzina prenosa USS komunikacije

USS_DBUlaz/izlazUSS_BASEReferenca bloka podataka (DB) instrukcije USS_DRIVE

STATUSIzlazWORDStatusna vrednost zahteva. Takoe sadri i dodatne informacije o greci u prenosu, ukoliko je detektovana.

USS_DRIVE instrukcijski blok omoguuje pristup eljenom slave-u(pretvarau). Ulazi i izlazi ove instrukcije tiu se samih funkcija i stanja pretvaraa. Ako je, na primer, potrebno komunicirati sa 10 pretvaraa u USS mrei, USS_DRIVE instrukciju je potrebno pozvati najmanje 10 puta, posebnu za svaki pretvara. Nakon ubacivanja instrukcije USS_DRIVE u program, instrukciji se dodeljuje poseban blok podataka (Data block, DB). Ovaj blok podataka dele sve USS instrukcije u jednoj mrei.

Slika 5.6 Instrukcijski blok USS_DRIVEZnaenje pojedinih parametara dato je u sledeoj tabeli:Tabela 53 Znaenje pojedinih parametara instrukcijskog bloka USS_DRIVEParametarDeklaracijaTip podatkaOpis

RUNUlazBOOLBit starta pogona. Ako je ovaj bit 1, omoguen je start motora sa zadatom brzinom

OFF2UlazBOOLBit elektrine konice. Ako je ovaj bit 0, motor e biti zaustavljen bez dodatnog koenja

OFF3UlazBOOLBit brzog zaustavljanja. Ako je ovaj bit 0, aktivira se brzi stop pomou koenja motora.

F_ACKUlazBOOLFault acknowledge bit. Ovaj bit resetuje fault bit. Nakon to je kvar otklonjen ovaj bit se setuje na 1 kako bi se pogonu stavilo do znanja da je kvar otklonjen.

DIRUlazBOOLBit smera obrtanja motora

DRIVEUlazUSINTAdresa slave jedinice sa kojom treba komunicirati

PZD_LENUlazUSINTBroj rei u PZD oblasti

SPEED_SPUlazREALZadata brzina obrtanja motora u procentima

CTRL3-CTRL8UlazWORDKontrolna re koju korisnik podeava. Ovo je opcioni parametar

RUN_ENIzlazBOOLOvaj bit oznaava da li je motor u radu

D_DIRIzlazBOOLOznaava u kom smeru se obre motor

INHIBITIzlazBOOLDrive inhibited bit

FAULTIzlazBOOLKvar u pogonu

SPEEDIzlazREALTrenutna brzina obrtanja motora. Procenat podeene brzine

STATUS1-STATUS8IzlazWORDStatusna re pogona. Sadri statusne bitove.

USS_RPM instrukcija slui za itanje parametara sa pretvaraa.

Slika 5.7 Instrukcijski blok USS_RPMNa USS_DB parametru je potrebno naznaiti blok podataka kreiran prilikom ubacivanja instrukcije USS_DRIVE u program. Znaenje ostalih parametara dato je u narednoj tabeli:Tabela 54Znaenje pojedinih parametara instrukcijskog bloka USS_RPMParametarDeklaracijaTip podatkaOpis

PARAMUlazUINTBroj parametra koji se ita.

INDEXUlazUINTIndeks parametra

VALUEIzlazVARIANTVrednost parametra koji je proitan

USS_WPM instrukcija slui za upis parametara, odnosno modifikaciju parametara u pretvarau. Jedina razlika izmeu funkcije USS_RPM i USS_WPM je u parametru EEPROM. Parametar EEPROM je memorija pretvaraa u kojoj se uvaju parametri i nakon nestanka napajanja. Ukoliko je ovaj parametar 1, podaci e se upisati u EEPROM memoriju. Ukoliko je 0, podaci e biti sauvani privremeno ali e pri nestanku napajanja biti izgubljeni.

AS-interface

ASinterface (Actuator/Sensor Interface) ili skraeno AS-i je otvoreni fieldbus protokol predvien za komunikaciju na najniem nivou industrijske komunikacije, odnosno na nivou senzora i aktuatora. Protokol je nastao 1994. godine i od tada je unapraen sa nekoliko verzija. Do danas zabeleeno je preko 15.000.000 instaliranih AS-i ureaja. AS-i protokol je zasnovan na master-slaveprincipu kao i veina fieldbus sistema. Predvia prisustvo samo jednog master ureaja, najee PLC-a koji razmenjuje podatke sa do 31-im slave ureajem ili do 62 slave-a ukoliko su u pitanju ureaji sa proirenom adresom. Slave jedinice mogu biti senzori i aktuatori sa integrisanim AS-i konektorom ili AS-i moduli na koje se mogu povezati do 4 senzora/aktuatora. Jedna od glavnih odlika AS-i protokola je jednostavnost povezivanja ureaja na liniju. Na fizikom nivou predviena je upotreba dvoilnog neoklopljenog kabela, preko god se uporedno sa podacima prenosi i napajanje za slave jedinice. Za kodovanje signala predvieno Manchester kodovanje. Na nivou podataka, kao i kod veine fieldbus sistema, definisan je master-slave pristup liniji kao i struktura poruka kojima se razmenjuju informacije. Na aplikacijskom nivou AS-i protokol definie razliite profile. Razmena podataka odvija se ciklino osim u sluajevima kada je potrebno izvriti podeavanje slave jedinica.Osnovne karakteristike AS-i protokola su: Optimiziran za rad sa binarnim i analognim senzorima i aktuatorima, Jednostavno oiavanje sa minimalnim ulaganjem, Velika brzina rada. Master ureaju je dovoljno 5 ms da razmeni podatke sa 31-im slave-om (10 ms sa 62 slave-a sa proirenom adresom), Slave ureaji mogu biti senzori ili aktuatori sa integrisanim konektorom ili moduli sa do 4 konektora, Upotrebom standardnih modula moe se povezati do 124 senzora/aktuatora na mreu ili 248 ako se koriste moduli sa proirenom adresom, AS-i protokol predvia i dodavanje posebnog izvora napajanja u mreu za ureaje sa neto veom potronjom, Maksimalna duina linije je do 100m standardno ili do 300m ukoliko se koriste ripiteri, Poruke koje se ciklino razmenjuju su fiksne duine pa se samim tim vreme potrebno za razmenu informacija izmeu master-a i slave-a moe odrediti sa visokom preciznou, Jednostavnost se ogleda i u tome to nije potrebno vriti dodatna programiranja master-a i slave-a, kao ni podeavati parametre mree.

Razmena podataka u AS-i mreiRazmena podataka izmeu master-a i slave jedinice u AS-i mrei se obavlja porukama. Jedna kompletna poruka sastoji se od poziva master jedinice, odnosno obraanja eljenoj slave jedinici, kratke pauze, odgovora slave-a i jo jedne kratke pauze u kojoj master verifikuje povratnu informaciju. Nakon ove pauze master se obraa sledeoj slave jedinici ili ponavlja poziv ukoliko je dolo do greke. Sve poruke su fiksne i precizno definisane duine. Poziv master-a sastoji se od tano 14 bitova. Odgovor slave-a ima duinu od 7 bitova. Razlika izmeu poziva i odgovora je u adresi i kontrolnim informacijama (slave ne alje adresu u odgovoru ni kontrolnu informaciju). Ukoliko master poalje broadcast poruku slave ureaji nee odgovoriti. U svim ostalim sluajevima se zahteva odgovor od slave-a. Pauza izmeu poziva i odgovora sme maksimalno biti dugaka koliko i odgovor slave-a, odnosno 7 bitova.Ako za to vreme ne stigne odgovor, master ponavlja poziv. Druga pauza slui da master proveri odgovor i da odlui da li je potrebno ponoviti poziv ili se moe prei na sledeu slave jedinicu. Razmena jedne poruke izmeu master-a i jedne slave jedinice traje oko 150s, tako da se u jednoj sekundi moe razmeniti oko 6500 poruka.

Poziv master jedinicePauzaOdgovor slave-aPauza

STCBAdresa slave-aInformacijePBEBSTInformacijePBEB

Slika 6.1 Jedna poruka AS-I protokola

Poziv master-a: Start bit (ST) Oznaava poetak poruke(0 je validan bit, 1 nije dozvoljen), Kontrolni bit (CB) Oznaava da li se poziv odnosi na podatke/parametre/adresu ili se radi o kontrolnom pozivu (1 kontrolni poziv), Adresa Oznaava adresu slave-a koji se poziva (5 bitova), Informacije U zavisnosti od tipa poziva, u ovom polju se nalaze informacije o slave-u (5 bitova), Bit parnosti (PB) Parni bit parnosti, Kraj poziva (EB) Bit koji oznaava kraj poziva (1 validan bit, 0 nije dozvoljen).

Odgovor slave-a: Start bit (ST) Oznaava poetak odgovora, Informacije 4 informaciona bita, Bit parnosti (PB) Parni bit parnosti, Kraj poziva (EB) Bit koji oznaava kraj odgovora.

Ukoliko se primenjuje specifikacija protokola 2.1, koja omoguava proireno adresiranje (do 62 slave-a u mrei) polje Adresa slave-a sadri dodatni, selekcioni bit. Polje informacija u tom sluaju sadri 4 bita, tako da je ukupna duina poziva nepromenjena. Ureaji se i dalje adresiraju od 1-32 ali selekcioni bit oznaava da li se radi o takozvanom A slave-u ili B slave-u. Na ovaj nain se 2 ureaja povezuju na istu adresu pa je mogue prisustvo do 62 slave-a u mrei. Ovaj pristup je primenjen da bi se noviji slave ureaji koji podravaju proireno adresiranje mogli primeniti u starim sistemima gde stari master nije u mogunosti da razlikuje Aslave od B slave-a. Odgovor slave jedinice je isti u oba sluaja.

Slika 6.2 Standardno adresiranje (levo) i proireno adresiranje (desno)Komponente AS-i sistemaPored nezaobilaznih master i slave ureaja AS-i sistem ine i druge vane komponente, kao to su: AS-i kabel, AS-i moduli, AS-i repeater, AS-i extender (produiva), AS-i ureaj za adresiranje, Dodatno napajanje slave ureaja.

AS-i kabel odlikuje jednostavnost i omoguavanje brze instalacije AS-i sistema. AS-i kabel je gumirani dvoilni kabel (2x1,5 mm2) sa specifinim poprenim presekom koji onemoguava nepravilno povezivanje ureaja (obrnut polaritet).

Slika 6.3 Profil AS-i kabelaKontakt sa ureajem se ostvaruje pomou takozvanih kontaktnih otrica koje poseduje veina AS-i ureaja. Kontaktne otrice probijaju gumeni omota kabela i delom probijaju dva provodnika. Na taj nain se osigurava vrsta veza i mala kontaktna otpornost. Ovo takoe otklanja potrebu za otklanjanjem izolacije kabela.

Slika 6.3 Princip ostvarivanja kontakta izmeu AS-i kabela i AS-i ureajaAS-i moduli su sutinski ulazno/izlazni ureaji i slue za integraciju vie senzora ili aktuatora. Aktuatori i senzori se na modul prikljuuju pomou M12 konektora. Razlikujemo 2 tipa AS-i modula: Aktivni AS-i moduli, koji u sebi imaju integrisan AS-i ip. Ovo omoguava konektiju standardnih, konvencionalnih senzora i aktuatora, koji nisu sami po sebi predvieni za AS-i mreu, Pasivni AS-i moduli, bez integrisanog AS-i ipa. Na ovaj modul mogu se prikljuiti iskljuivo AS-i senzori i aktuatori, koji u sebi imaju integrisan AS-i ip.

Slika 6.5 AS-i modulAS-i repeater pojaava signal i omoguuje dodavanje novih segmenata na liniju. Upotrebom repeater-a maksimalna duina linije je 300m. Ukoliko se koristi repeater neophodno je prisustvo dodatnih izvora napajanja sa obe strane repeatera (na oba segmenta). AS-i extender se koristi kada je master ureaj na velikoj razdaljini od prvog slave ureaja, do 100m. U ovom sluaju, slave ureaji se ne mogu nalaziti na onoj strani extender-a na kojoj je master ureaj. Dodatno napajanje je potrebno samo sa one strane na kojoj se nalaze slave ureaji.Ureaj za adresiranje slui za programiranje adrese slave ureaja. Naravno, ovo je mogue lake i bre izvriti pomou master-a ali postoje situacije kada ta opcija nije mogua. Upotrebom razliitih posrednikih ureaja, AS-i mreu je mogue povezati sa PROFINet i PROFIBUS mreom

Pregled komunikacionih modula SIEMENS S7 PLC serije

Veina PLC-ova ima na sebi integrisan neki od portova (najee RS-485 ili PROFINetport) za komunikaciju koristei se nekim od komunikacionih protokola. Meutim, nerealno bi bilo oekivati da jedan PLC u startu podrava sve do sada nabrojane protokole. U tu svrhu svaki Siemens S7 PLC ima sebi namenjen komunikacione module koji podravaju odreene komunikacione protokole. Komunikacioni moduli SIEMENSS7 1200 PLC-aSiemens S7 1200 ima na sebi integrisan PROFINetinterfejs za komunikaciju saPROFINet IO ureajima u ulozi PROFINetkontrolera. PLC je preko PROFINet porta u mogunosti da upotrebom TCP/IPstandarda komunicira sa raunarom prilikom programiranja, kao i sa HMI ureajima. Za ostale komunikacione mogunosti, dostupni su sledei komunikacioni moduli: CM 1242-5 Komunikacioni modul koji omoguava PROFIBUS DP komunikaciju u ulozi PROFIBUS slave-a, CM 1243-5 Komunikacioni modul koji omoguava PROFIBUS DP komunikaciju u ulozi PROFIBUS master-a, CM 1241 Komunikacioni modul za point-to-point komunikaciju, dostupan u tri varijante: RS-232, RS-485 i RS-422/RS-485. Ovaj modul je neophodan ukoliko elimo primeniti protokole kao to su MODBUS RTU ili USS protokol, CM 1243-2 AS interface modul, koji omoguava komunikaciju u ulozi AS-imaster-a.

Slika 7.1 Siemens S7 1200 sa tri komunikaciona modula

Komunikacioni moduli Siemens S7 1500 PLC-aVeina Siemens S7 1500 modelaima na sebi ve integrisan PROFIBUS DPiliPROFINetinterfejse a neki modeli imaju i oba. Za dodatne mogunosti S7 1500 predvia sledee komunikacione module: CM PtP za serijsku komunikaciju (point-to-point), dostupan u razliitim varijantama (RS-232, RS485), neophodan za primenu MODBUS RTU ili USS protokola CP 1543-1 Industrial Ethernet komunikacioni procesor, koji otvara dodatne mogunosti kao to je slanje alarma putem email-a, transfer podataka preko FTP protokola, kao i za primenu MODBUS TCP/IPprotokola. Moe se iskoristiti i kao dodatni PROFINet port. CM 1542 5 PROFIBUSkomunikacioni modul, za komunikaciju u ulozi PROFIBUS master-a ili slave-a. Ovaj modul je pogodan za one modele S7 1500 koji ve nemaju integrisan PROFIBUS port.Komunikacioni moduli Siemens S7 300 PLC-aS7 300 PLC je dostupan u razliitim varijantama sa integrisanim PROFIBUS, PROFINetili PtP interfejsom.