PROFIBUS
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
PROFIBUS ((PROcess FIeld BUS)) (читается — Профи бас) — открытая полевая шина (сеть), разработанная компанией Siemens AG для своих промышленных контроллеров SIMATIC. Очень широко распространена в Европе, особенно в машиностроении и управлении промышленным оборудованием. Сеть PROFIBUS это комплексное понятие, она основывается на нескольких стандартах и протоколах. Сеть отвечает требованиям международных стандартов IEC 61158 и EN 50170. Поддержкой, стандартизацией и развитием сетей стандарта PROFIBUS занимается PROFIBUS NETWORK ORGANISATION (PNO).
PROFIBUS объединяет технологические и функциональные особенности последовательной связи полевого уровня. Она позволяет объединять разрозненные устройства автоматизации в единую систему на уровне датчиков и приводов.
PROFIBUS использует обмен данными между ведущим и ведомыми устройствами. Требования пользователей к получению открытой, независимой от производителя системе связи, базируется на использовании стандартного протокола PROFIBUS.
Сеть PROFIBUS построена в соответствии с многоуровневой моделью ISO 7498 — OSI. PROFIBUS определяет следующие уровни:
- 1 — физический уровень — отвечает за характеристики физической передачи
- 2 — канальный уровень — определяет протокол доступа к шине
- 7 — уровень приложений — отвечает за прикладные функции
Содержание |
[править] Поддерживаемые стандарты
Открытость и независимость от производителя гарантирует стандарт EN 50 170, все остальное реализовано в соответствии со стандартом DIN 19245 (а именно: техника передачи данных, методы доступа, протоколы передачи, сервисные интерфейсы для уровня приложений, спецификация протоколов, кодирование, коммуникационная модель и т. д.). С помощью PROFIBUS, устройства разных производителей могут работать друг с другом без каких-либо специальных интерфейсов. Семейство PROFIBUS состоит из трех совместимых друг с другом версий: PROFIBUS PA, PROFIBUS DP и PROFIBUS FMS.
[править] Описание
[править] Физический уровень PROFIBUS
Физически PROFIBUS может представлять из себя:
- электрическая сеть в основе своей использующая экранированную витую пару.
- оптическая сеть на основе оптоволоконного кабеля.
- ифракрасная сеть.
Скорость передачи по ней может варьироваться от 9,6 Кбит/сек до 12 Мбит/сек.
[править] Протокол доступа к шине
Для всех версий PROFIBUS существует единый протокол доступа к шине. Этот протокол реализуется на 2 уровне модели OSI (который называется в PROFIBUS-FDL). Данный протокол реализует процедуру доступа с помощью маркера (token). Сеть PROFIBUS состоит из ведущих (master) и ведомых (slave) станций. Ведущая станция может контролировать шину, то есть может передавать сообщения (без удалённых запросов), когда она имеет право на это (то есть когда у неё есть маркер). Ведомая станция может лишь распознавать полученные сообщения или передавать данные после соответствующего запроса. Маркер циркулирует в логическом кольце, состоящем из ведущих устройств. Если сеть состоит только из одного ведущего, то маркер не передаётся (в таком случае в чистом виде реализуется система master-slave). Сеть в минимальной конфигурацией может состоять либо из двух ведущих, либо из одного ведущего и одного ведомого устройства.
[править] Конфигурирование PROFIBUS
Многие из программных средств конфигурирования сети PROFIBUS ориентированы непосредственно на того или иного производителя и часто содержат помимо средств конфигурирования сети дополнительные средства, например, средства для программирования контроллеров и т. д. Среди таких программ это STEP 7 (пакет программирования контроллеров SIMATIC S7-300 и SIMATIC S7-400 фирмы Siemens AG) . Но есть много программ, работающих с оборудованием разных фирм. Таких как Com PROFIBUS — для конфигурирования сети PROFIBUS, или SINEC Scope L2 — средство для пассивного (то есть без какого-либо влияния на сеть) наблюдения за обменом данными в сети PROFIBUS.
[править] Протоколы сети PROFIBUS
Одни и те же каналы связи сети PROFIBUS допускают одновременное использование нескольких протоколов передачи данных:
- PROFIBUS DP (Decentralized Peripheral - Распределенная периферия) — протокол, ориентированный на обеспечение скоростного обмена данными между системами автоматизации (ведущими DP-устройствами) и устройствами распределённого ввода-вывода (ведомыми DP-устройствами). Протокол характеризуется минимальным временем реакции и высокой стойкостью к воздействию внешних электромагнитных полей. Оптимизирован для высокоскоростных и недорогих систем. Эта версия сети была спроектирована специально для связи между автоматизированными системами управления и распределенной периферией. Электрически близка к RS-485, но сетевые карты используют 2-х портовую рефлективную память, что позволяет устройствам обмениваться данными без загрузки процессора контроллера.
- PROFIBUS PA (Process Automation - Автоматизация процесса) — протокол обмена данными с оборудованием полевого уровня, расположенным в обычных или Ex-зонах (взрывоопасных зонах). Протокол отвечает требованиям международного стандарта IEC 61158-2. Позволяет подключать датчики и приводы на одну линейную шину.
- PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification - Спецификация сообщений полевого уровня) — универсальный протокол для решения задач по обмену данными между интеллектуальными сетевыми устройствами (контроллерами, компьютерами/программаторами, системами человеко-машинного интерфейса) на полевом уровне. Некоторый аналог промышленного Ethernet, обычно используется для высокоскоростной связи между контроллерами и компьютерами верхнего уровня и используемыми диспетчерами. Скорость до 12 Мбит/с.
Все протоколы используют одинаковые технологии передачи данных и общий метод доступа к шине, поэтому они могут функционировать на одной шине. Дополнительно к перечисленным протоколам, поддерживаются следующие возможности обмена данными:
- Службы FDL (Field Data Link - Канал полевых данных), SEND/RECEIVE - Отправить/Получить, позволяют легко и быстро установить соединение с любым устройством, поддерживающим FDL.
- Функции S7 позволяют оптимизировать соединение с устройствами семейства SIMATIC S7.
[править] Прочие промышленные шины
- CAN
- AS-Interface
- PROFInet
- Промышленный Ethernet
- FOUNDATION Fieldbus
