Komunikacioni protokoli PROFIBUS

Miloš Jurošević — Sun, 18 Aug 2013 22:00:00 +0000

PROFIBUS nije jedinstven komunikacioni sistem, to je paket različitih protokola izgrađenih na istom field-bus principu. Korisnici mogu kombinovati različite PROFIBUS protokole sa svojim softverom i drugim zahtevima. Sa više dostupnih profila, PROFIBUS može da odgovara različitim specifičnim potrebama. Sve u svemu, PROFIBUS uređaji zadovoljavaju visoke standarde kvaliteta doprinoseći tako visokom kvalitetu mreže.

Istorija

PROFIBUS (Process Field Bus) je stvoren pod pritiskom nemačke vlade, nemačkih kompanija i drugih industrijskih lidera kasnih osamdesetih. Njihov napor je stvorio automatizaciono rešenje koje ne samo da je i danas održivo, već vodi i ka novim rešenjima. Ponosno nasleđe PROFIBUS-a omogućava mnogim evropskim korisnicima da se okrenu automatizaciji određenoj njihovim potrebama. 1987. godine 21 kompanija i institut su udružili snage kako bi kreirali novi protokol. Njihov cilj je bio da stvore bit-serijski Fieldbus sistem. Kako bi sistem bio održiv, javila se potreba za standardizacijom uređaja i interfejsa. Grupa, koja je uzela naziv Centralno udruženje za elektroindustriju (Central Association for the Electrical Industry, ZVEI), završila je ovaj posao stvorivši PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification).

Novi protokol je zadovoljavao standardizaciju industrijske automatizacije. Protokl je bio u mogućnosti da obavlja poslove složene komunikacije. ZVEI tada nije završio svoj posao, već su 1993. uveli novi standard, PROFIBUS DP (Decentralized Periphery). Novu verziju je karakterisala veća jednostavnost, uključujući lakšu konfiguraciju i brži prenos podataka. Nakon toga ZVEI nastavlja sa radom u oblasti industrijske elektronike u Nemačkoj. Međutim, njihov rad na stvaranju PROFIBUS-a bio je od vitalnog značaja.

Organizacije

PROFIBUS standardi se održavaju i plasiraju preko par važnih organizacija. 1989. proizvođači i korisnici PROFIBUS-a stvorili su PROFIBUS User Organization (PNO). Ova organizacija je bila, a i danas je, nekomercijalni poduhvat. Članovi PNO rade na unapređivanju PROFIBUS-a kroz podršku i edukaciju, uključujući i objavljivanje dokumenata koji pomažu korisnicima da zadovolje svoje potrebe korišćenjem postojeće tehnologije.

Veća organizacija formirana je 1995. godinepod nazivom PROFIBUS International (PI). Kao najveće udruženje korisnika Fieldbus-a, PI je u stanju da preduzme brojne poslove od vitalnog značaja za napredovanje PROFIBUS-a. Kao i PNO i PI edukuje korisnike i pomaže unapređenju položaja PROFIBUS-a širom sveta. Organizacija i danas funkcioniše, pomažući u osiguravanju kvaliteta, postavljanju standarda i razvoju novih PROFIBUS standarda.

O PROFIBUS-u

PROFIBUS je pametna, fieldbus tehnologija. Uređaji u sistemu su povezani sa centralnom linijom. Jednom povezani, ovi uređaji mogu da razmenjuju informacije na efikasan način, mada mogu ići i izvan okvira komunikacije u automatizaciji. RPOFIBUS uređaji mogu takođe učestvovati samodijagnostici i dijagnostici povezivanja. Na najosnovnijem nivou, PROFIBUS koristi superioran dizajn svojih OSI slojeva i jednostavnu topologiju.

OSI model

PROFIBUS mreže koriste tri odvojena sloja OSI (Open System Interconnection) modela. Krenućemo obrnutim redom, od najvišeg ka najnižem sloju (slika 1). PROFIBUS opisuje sloj aplikacije. Postoji više verzija PROFIBUS-a koje koriste različite verzije prenosa podataka na nivou aplikacije. Neki od tipova prenosa podataka koje PROFIBUS podržava uključuju cikličnu i acikličnu razmenu podataka, dijagnostiku, rukovanje alarmom, kao i izohroni prenos.

Slika 1. Slojevi OSI modela kod PROFIBUS-a

PROFIBUS ne definiše slojeve od 3 do 6. Međutim, definiše sloj veze i fizički sloj (slojevi 2 i 1). Sloj veze je kompletiran kroz Fieldbus Data Link (FDL). FDL sistem kombinuje dve zajedničke šeme, master-slave metodologiju, kao i token passing. Kod master-slave mreža, master, najčešće kontroler šalje zahtev ka slave-u, senzoru ili aktuatoru. Slave reaguje u skladu sa zahtevom. PROFIBUS takođe sadrži i token passing, sistem u kome signal token prolazi između čvorova. Samo čvor sa tokenom može da komunicira.

Konačno, PROFIBUS definiše i fizički sloj, mada ostavlja prostor za fleksibilnost. PROFIBUS sistem može imati tri tipa medijuma. Prvi je standardni sistem ožičenja sa upletenim paricama, u ovom slučaju RS485. Dostupna su još dva naprednija sistema. PROFIBUS sistem može da radi i sa optičkim vlaknima u slučajevima gde je to pogodno. Takođe, dostupan je i pojačan sigurnosni sistem pod nazivom Manchester Bus Power (MBP), koji se koristi u hemijskim okruženjima, sklonim eksplozijama.

Topologija

PROFIBUS koristi topologiju magistrale (bus topology). Kod ove topologije, centralni vod ili magistrala, prolazi kroz čitav sistem, dok su svi uređaji povezani sa njom. Ovakav sistem eliminiše potrebu da vodovi pune dužine idu od kontrolera do svakog pojedinačnog uređaja. U prošlosti, svaki PROFIBUS uređaj je morao biti povezan direktno sa magistralom. Tehnološki napredak je međutim omogućio upotrebu “two wire” sistema. U ovoj topologiji, centralna magistrala PROFIBUS-a može biti povezana sa ProfiNet Ethernet sistemom. Na ovaj način, više PROFIBUS magistrala može biti međusobno povezano.

Tipovi PROFIBUS-a

PROFIBUS sistem je napredovao kroz nekoliko revizija. U nekim slučajevima, napredak je dovodio do pojave novih tipova PROFIBUS-a, dok su u drugim slučajevima nove revizije značile različite verzije istog tipa PROFIBUS-a. U svakom slučaju, raznovrsnost PROFIBUS rešenja znači da se sistem može prilagoditi potrebama različitih grana industrije.

– PROFIBUS FMS

Početna verzija PRPOFIBUS-a bio je PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification). PROFIBUS FMS je dizajniran za komunikaciju između programabilnih kontrolera i PC-eva. Nažalost, kao početni napor PROFIBUS dizajnera, FMS tehnologija nije bila dovoljno fleksibilna. Ovaj protokol nije bio pogodan za manje kompleksnu komunikaciju na širim komplikovanijim mrežama. Novi tipovi PROFIBUS-a će zadovoljiti ove potrebe. PROFIBUS FMS je i danas u upotrebi, iako velika većina korisnika smatra da su novija rešenja pogodnija.

– PROFIBUS DP

Drugi tip PROFIBUS-a je univerzalniji. Nazvan PROFIBUS DP (Decentralized Periphery), ovaj protokol je mnogo jednostavniji i brži. U današnje vreme, od svih aplikacija gde se koristi neki od PROFIBUS sistema, PROFIBUS DP zauzima ogromnu većinu. PROFIBUS DP postoji u tri različite verzije: DP-V0, DP-V1 i DP-V2. Svaka verzija donosi novije, komplikovanije funkcije.

– PROFIBUS PA

PROFIBUS PA (Process Automation) je protokol osmišljen za procesnu automatizaciju. Zapravo, PROFIBUS PA je tip PROFIBUS DP aplikativnog profila. PROFIBUS PA standardizuje proces prenosa mernih podataka i posebno je kreiran za upotrebu u opasnim okruženjima. U većini okruženja PROFIBUS PA radi preko RS485 (upletene parice). Ovaj medijum, zajedno sa PA aplikacionim profilom obezbeđuje napajanje preko magistrale. U eksplozivnim okruženjima međutim, ovo napajanje može dovesti do varnica koje mogu izazvati eksploziju. Kako bi se ovo izbeglo, PROFIBUS PA može biti korišćen sa MBP tehnologijom.

MBP tehnologija

MBP (Manchester Bus Power) medijum je osmišljen za upotrebu sa PROFIBUS PA protokolom. On omogućava i prenos podataka i napajanje. Ova tehnologija obara napon napajanja. Niži napon napajanja smanjuje ili gotovo eliminiše mogućnost eksplozije. Magistrale koje koriste MBP mogu da dostignu dužinu od 1900 metara.

U tabeli koja sledi, možete videti neke od glavnih atribura PROFIBUS protokola.

The post Komunikacioni protokoli PROFIBUS appeared first on Automatika.rs.

fms Archives - Automatika.rs

Komunikacioni protokoli PROFIBUS