PROFIBUS Ч.1.основи

1. Промислові мережі та інтеграційні
технології
PROFIBUS
основи
реєстрація fieldbus_book@ukr.net
автор і лектор: Олександр Пупена (pupena_san@ukr.net)
зворотній зв’язок по курсу: Інтернет-форум АСУ в Україні (www.asu.in.ua)
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
1

2. План
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
2
1. PROFIBUS Основи.
2. Фізичний рівень PROFIBUS.
3. Базові функції PROFIBUS DP (single master, Cyclical DX, MS0).
4. Інші функції PROFIBUS DP (multimaster, MS1, MS2).

3. Література
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
3
Скорочена онлайн версія
PROFIBUS Manual by Max Felser Edition 1.2.3 published
at Tuesday, July 09, 2013 © 2013 Max Felser
Decentralization with PROFIBUS DP/DPV1: Architecture
and Fundamentals, Configuration and Use with SIMATIC S7
2nd Revised and Enlarged Edition, 2003 Edition

4. Історія
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
4
PROFIBUS – Process Field Bus
1987 – початок суспільної роботи 21 німецька компанія і інститути
1989 – PROFIBUS Nutzerorganisation e.V. (PROFIBUS User Organisation, PNO)
~ 1990 – PROFIBUS FMS (Field bus Message Specification)
1991 – DIN 19245
1993 - PROFIBUS DP (Decentralised Peripherals) -> DIN 19245
~ середина 90-х - PROFIBUS PA
1995 – PI (PROFIBUS International, тепер PROFIBUS & PROFINET International )
1996 – PROFIBUS затверджені в EN 50170
~ 2000 - PROFIBUS затверджені в IEC 61158
>2000 – розвиток PROFIBUS DP, поява PROFINET, IEC 61784 …
Історія розвитку та стандартизації промислових мереж

5. Сім'я PROFIBUS
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
5

6. Сім'я PROFIBUS
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
6
PROFIBUS DP - Decentralised Periphery
PROFIBUS PA - Process Automation
PROFINET

7. "Будівельні блоки" розподіленої системи
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
7

8. PROFIBUS в контексті OSI
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
8

9. PROFINET в контексті OSI
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
9

10. Фізичний рівень
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
10
характеристик
а
RS485 RS-485-IS MBP (для PA) Fiber Optic
PhInterface RS-485, NRZ синхронний нтер-
фейс, модуляція
постійної напру-
ги, манчестерське
кодування
NRZ
PhMedia екранована вита пара,
кабелі A та B;
подвійна
екранована вита
пара, кабелі A та B;
екранована вита
пара типів A-D;
оптоволоконні
мультимодові
кабелі: пластикові,
скляні, PCF
PhTopology шина шина/дерево зірка/кільце/шин
а
PhLdrop допускається тільки з використанням активних
з’єднувачів;
<30 м, PhLength=
Σ PhLdrop+Ltrunk
допускається
PhBaudRate 9600 кбіт/с - 12 Мбіт/с 9600 кбіт/с - 1.5
Мбіт/с
31.25 Кбіт/с 9600 кбіт/с - 12
Мбіт/с
PhSegment сегментація з використанням репітерів/мостів, сегментних з’єднувачів
9 9 4 не обмежена
PhNodes 32 (126 на всю мережу) 126 на мережу
PhLength до 1000 м (при 187 кбіт/с), термінатор 390 Ом в
обох кінцях лінії
1900 м,
термінатор (100
Ом+1мкФ) в обох
кінцях лінії
кілька кілометрів
PhSupply можливе до 30 В по додатковій парі проводів до 30 В по
інформаційній
парі проводів
можливе до 30 В
по додатковій парі
проводів
тип захисту немає Instinct Safety (EEx ib) Instinct Safety (EEx
ia/ib)
немає

11. Загальний принцип обміну PROFIBUS (DP/FMS):
доступ до шини
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
11
Master (активні станції) – ініціюють обмін, обмінюються маркером (Token)
Slave (пасивні станції) – відповідають на запити Master, не отримують
маркеру
Кожна станція має унікальну адресу

12. Адресація
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
12
Кожна станція має унікальну адресу
Адреси Використання
0 Зарезервовано для діагностичних засобів, наприклад
програматору
1 ... n Адреси активних станцій (Master) повинні(?) починатися з
малих значень, для систем з одним Master =1, більше 2,3…
n ... 125 адреси для Slave, для системи з 1 Master максимум 124
Slave
126 зарезервовано для тимчасової адреси за замовченням
(потім змінюється програматором на іншу)
127 широкомовна

13. Типи вузлів DP-системи
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
13
DP master, class 1 (DPM1) – контролери процесу (як правило ПЛК, PC-base,
HMI/SCADA)
DP master, class 2 (DPM2) – програматори для програмування, налагодження,
діагностики (включаються в мережу тільки за необхідності)
DP master, class 3 (clock master) – генератор мережного часу
DP Slave - розподілена периферія (в т.ч. ведені ПЛК), приводи, ВМ, датчики …

14. Версії DP протоколів
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
14

15. Типи зв'язку між Master-Slave
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
15
MS0 (Master-Slave) – циклічний обмін DPM1/DPM2 по DP-V0
MS1 - ациклічний обмін DPM1 по DP-V1
MS2 - ациклічний обмін DPM2 по DP-V1

16. Типи зв'язку приклад Simatic
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
16

17. Типи зв'язку MS0, MS1, MS2, MM + SAP
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
17
SAP – service access point

18. GSD – загальна інформація
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
18
GSD файл (General Station Description) – текстовий опис базової
моделі пристрою на PROFIBUS

19. GSD – загальна інформація
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
19
- усі DPM1 і польові пристрої Slave описані виробником
в GSD
- GSD – це файл з описом даних DP станції: структуру,
набір параметрів, модулі …
- виробник DP-Master'а повинен забезпечувати його
утилітами конфігурування мережі
- утиліти конфігурування DP-Master'а використовують
файли GSD для налаштування роботи мережі
- GSD – мово-нейтральний, також: GSD - Default (language-
neutral) , GSG – German, GSE – English, GSF – French, GSI – Italian, GSP –
Portuguese, GSS – Spanish
Abc_0008.gsd Abc_ = company identifier (here company Abc_),
<= 4 символи
0008 = Ident number 0008 assigned by the PNO , =
4 16-кові символи
.gsd = default. Language-neutral GSD(E) file

20. Послідовність розробки та вводу в експлуатацію:
підготовка
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
20
1. Підготовка
2. Конфігурування
3. Монтаж
4. Введення в дію
5. Діагностика
1. Підготовка
1. Вибір контролерів та польових пристроїв або розподіленої
периферії
2. Знаходження файлів GSD для пристроїв.
3. Завантаження файлів GSD в бібліотеку утиліти конфігурування
мережі

21. 1.1. Підготовка : Вибір CP для ПЛК
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
21

22. 1.1. Підготовка: вибір обладнання для PG
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
22

23. 1.1. Підготовка: вибір розподіленої периферії
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
23

24. 1.2. Підготовка: знаходження файлів GSD
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
24
WWW.VIPA.COM
http://download.schneider-electric.nu

25. 1.3. Підготовка: Завантаження файлів GSD в
бібліотеку утиліти конфігурування мережі
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
25

26. 1.3. Підготовка: Завантаження файлів GSD в
бібліотеку утиліти конфігурування мережі
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
26
перейменування

27. Послідовність розробки та вводу в експлуатацію:
конфігурування
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
27
1. Підготовка
2. Конфігурування
3. Монтаж
4. Введення в дію
5. Діагностика
2. Конфігурування
1. Загальне конфігурування системи Profibus: назначення польових
пристроїв контролерам (ПЛК).
2. Конфігурування польових пристроїв: визначення даних, що
передаються (добавлення модулів).
3. Параметризація пристроїв: визначення специфічних параметрів
для пристроїв.

28. 2.1.Загальне конфігурування системи Profibus
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
28
Добавлення Slave і
назначення їх Master'у

29. 2.2. Конфігурування польових пристроїв
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
29

30. 2.3. Параметризація польових пристроїв
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
30

31. Послідовність розробки та вводу в експлуатацію:
монтаж
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
31
1. Підготовка
2. Конфігурування
3. Монтаж
4. Введення в дію
5. Діагностика
3. Монтаж (див наступний розділ)
1. Вибір середовища передачі, проектування кабельної системи, вибір
швидкості, репітерів з урахуванням дистанції, кількості пристроїв,
зовнішнього середовища і т.д.
2. Прокладання проводки.
3. Підключення до пристроїв.
4. Перевірка монтажу.

32. Послідовність розробки та вводу в експлуатацію:
введення в дію
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
32
1. Підготовка
2. Конфігурування
3. Монтаж
4. Введення в дію
5. Діагностика
4. Введення в дію (інженерні утиліти)
1. Перевірка кабельної системи: візуальна перевірка виставлення
термінаторів; використання спеціальних утиліт; заміри омметром;
прослуховування осцилографом;
2. Перевірка правильного призначення адрес (наявність, дублювання):
спеціальні інженерні утиліти; середовище налагодження (PG- DPM2);
3. Перевірка правильності конфігурації та параметрів станцій: стан
індикаторів на вузлах та Master;
4. Перевірка якості передачі: зелений стан індикаторів не значить що все
працює без помилок; відловлюється тільки спеціальними інженерними
інструментами;

33. Послідовність розробки та вводу в експлуатацію:
діагностика
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
33
1. Підготовка
2. Конфігурування
3. Монтаж
4. Введення в дію
5. Діагностика
5. Діагностика пристроїв
1. Усі пристрої підтримують діагностування. Діагностична інформація
допомагає у виявленні помилок
2. Польові пристрої можуть звітувати про свій стан
3. Якість даних, що передаються на PROFIBUS може бути відслідковувана.

34. Найбільш популярні проблеми
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
34
PROFIBUS: Health checking and fault finding, October 2010

35. Категорії помилок
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
35
• Зв'язані з датчиком або ВМ,
наприклад: зникнення живлення,
залипання контактів;
• пристрій залишається на зв'язку ;
• сучасні пристрої мають
самодіагностику, але потрібні
засоби для отримання інформації :
• самі прості – індикатори,
• діагностичні утиліти через
мережу
• Зв'язані з доставкою даних між
пристроями в мережі: проблеми
з кабельною проводкою,
наводками, неправильною
адресою…
• повністю діагностуються тільки з
використанням спеціальних
утиліт
• некритичні помилки зв'язку
можуть бути не виявлені
індикаторами стану
(робастність)
PROFIBUS: Health checking and fault finding, October 2010

36. Peripheral faults
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
36
PROFIBUS: Health checking and fault finding, October 2010

37. Communication faults
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
37
PROFIBUS: Health checking and fault finding, October 2010

38. Communication faults - робастність
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
38
PROFIBUS: Health checking and fault finding, October 2010
- зелений стан індикаторів не значить що все працює без
помилок
- тільки при критично-високій кількості помилок, проблема
стане видимою на індикаторах

39. Помилки, пов'язані з монтажем
05.10.2015
PROFIBUS Intro
pupena_san@ukr.net
39
Продовження - фізичний рівень …