02-2005_128-129.pdf
(
341 KB
)
Pobierz
ep_02_128-129.indd
A U T O M A T Y K A
Łączność (Profibus)sjonalna,
część 2
Sieć wykorzystywana w
systemie przemysłowym w celu
połączenia jego elementów
decyduje o funkcjonalności
zaimplementowanych w nim
algorytmów. Jest to szczególnie
ważne w przypadku systemów
rozproszonych oraz rozległych.
W artykule kontynuujemy
prezentację możliwości i
parametrów technicznych
Profibusa.
Parametry TSET, TQUI, TSDR i
TSL (opisane w EP1/2005) są wyra-
żane najczęściej jako krotność czasu
nadawania jednego bitu danych. Pro-
tokół transmisji w sieci zapewnia au-
tomatyczne odtwarzanie znacznika w
sieci w przypadku jego zagubienia.
W przypadku bezbłędnej pracy czę-
stość nadawania przez urządzenia jest
uzależniona przez ilość węzłów. Do
sprawnej wymiany znacznika urządze-
nie potrzebuje takie parametry jak:
- TS – adres własny urządzenia (usta-
lany w czasie konfiguracji przez użyt-
kownika),
- LAS – lista węzłów nadrzędnych w
sieci,
- PS – adres urządzenia będącego wcze-
śniej na liście LAS (poprzednik),
- NS – adres urządzenia będącego póź-
niej na liście LAS (następnik).
Do administrowania znacznikiem
zdefiniowany został specjalny zestaw
komunikatów. Węzeł przejmuje znacz-
nik jeśli odbierze komunikat przeka-
zujący go. Składa się on między in-
nymi z adresów TS i NS. Znacznik
jest przejmowany przez urządzenie dla
którego adres nadawcy jest zgodny z
adresem poprzednika na jego własne
liście LAS. Jeśli jednak
adresy te nie są zgod-
ne, węzeł czeka na
ponowienie tego komu-
nikatu. Gdy go otrzy-
ma uznaje że, jego po-
przednik wypadł z sie-
ci i modyfikuje PS. W
przypadku gdy nie ma
go na liście, dopisu-
je jego adres. Zdarzyć
się może jednak że nikt nie odbierze
znacznika. Węzeł się o tym dowie je-
śli przez czas TSL nikt nie rozpocznie
transmisji. Powtarza więc ją jeszcze
dwa razy. Stan po pierwszej próbie,
został opisany wcześniej. Po drugiej
transmisji zakończonej niepowodze-
niem, węzeł stwierdza brak następ-
nika i ponawia próbę do następnego
urządzenia na liście LAS. Jeśli próba
się powiedzie modyfikuje swój adres
następnika NS. W przypadku niepo-
wodzenia próby są ponawiane, aż do
wyczerpania LAS. W tym przypadku
stwierdza że jest sam w sieci i przej-
muje znacznik.
Bardzo ciekawym przypadkiem jest
start sieci w której znacznik jeszcze
nie został zainicjowany. Po załączeniu
węzły nadrzędne nasłuchują stan sie-
ci, gdy czas monitorowania przekroczy
wartość:
Tab. 1. Prędkość pracy sieci w
zależności od długości medium
transmisyjnego
Prędkość [kb/s]
Dopuszczalna
długość [m]
9,6
1200
19,2
1200
93,75
1200
187,5
1000
500
400
1500
200
12000
100
ją list LAS, pierwsze które przechwyci
znacznik przesyła go sobie dwukrotnie.
Umożliwia to wpisanie adresu tego
węzła na listy LAS innych urządzeń
w sieci. Następnie zwiększa o jeden
adres pod który próbuje następnie
przekazać znacznik. Operację tą po-
wtarza aż do pomyślnego wykonania.
Metoda taka umożliwia zainicjowanie
wszystkich węzłów w sieci.
W przypadku podłączenia do sieci
nowego urządzenia rozgłasza ono ten
fakt w sieci. Jeśli w tym czasie nada-
je inny węzeł, mający znacznik, prze-
TTO=(6+2 TS) TSL
Zależność ta jest liniową zależ-
nością adresu węzła. Dzięki temu
pierwszym urządzeniem które otrzyma
znacznik, jest mające najmniejszy ad-
res. Ponieważ urządzenia nie posiada-
Rys. 2.
Rys. 3.
Rys. 4.
128
Elektronika Praktyczna 2/2005
A U T O M A T Y K A
Rys. 5.
transmisji. W sieci w której występu-
je tylko jedno urządzenie nadrzędne,
czas cyklu w sieci nie rośnie liniowo
w zależności od jej prędkości i ilości
urządzeń podrzędnych. Wykres tych
zależności przedstawiono na
rys. 3
.
Jak widać im szybciej, tym czas cyklu
jest mniej wrażliwy na liczbę dołącza-
nych elementów.
Innym typem medium wykorzy-
stywanym w przemyśle okablowanie
zgodne z normą IEC 1158-2. Jest to
specjalizowany interfejs zaprojektowany
z myślą o zastosowania w systemach
automatyki pracujących w obszarach
zagrożonych wybuchem. Wykorzystano
w nim stałą prędkość transmisji, wy-
noszącą 31,25 kb/s. Metody łączenia
urządzeń są określone następująco:
- każdy segment sieci posiada tylko
jedno źródło zasilania, dzięki temu
nie ma problemu z przepływem
mocy w sieci,
- sieć nie może być zasilana jeśli sta-
cja nadaje,
- urządzenia pobierają stałą i nie-
zmienną ilość mocy w stanie ustalo-
nym, umożliwia to modulowany typ
nadawania informacji,
- urządzenia są typu otwarty kolektor,
- sieć wymaga pasywnego terminowa-
nia z obu końców linii,
- dopuszczalne są wszystkie typy to-
pologii sieci.
W celu nadania danych urządze-
nie moduluje bazowy sygnał prądów
w zakresie ±9 mA. Jest to możliwe
jeśli najmniejszy stały prąd pobierany
przez urządzenie podłączone do sieci
pobiera minimum 10 mA.
da ta jest jednak ograniczona maksy-
malną prędkością po stronie RS wy-
noszącą 93,75 kb/s.
- zastosować łącznik (link) – jest to
inteligentne urządzenie integrujące
wszystkie połączone w segmencie
elementy w postaci jednego węzła
podrzędnego w sieci RS. Dzięki temu
cały segment IEC jest zorganizowany
jako jeden punkt w sieci, pozwala to
na łatwiejsze wyodrębnienie danego
obszaru. Ponadto większa jest pojem-
ność sieci w ten sposób połączonej.
W odróżnieniu od sprzęgu tutaj nie
ma ograniczenia co do prędkości z
jaką może pracować sieć RS.
W interfejsie IEC 1158-2 rozróżnia
się cztery typy aplikacji sieciowych.
Trzy pierwsze zapewniają odpowiedni
poziom bezpieczeństwa, czwarta na-
tomiast nie. Jest to bardzo istotne z
punktu widzenia zasilania i możliwego
stopnia obciążenia sieci. Aplikacje w
których bardzo ważne jest bezpieczeń-
stwo, napięcie zasilające jest obniżone
do 13,5 V, a liczba urządzeń zmienia
się od 9 do 22. Nie wyczerpuje to
jednak pojemności sieci wynoszącej 32.
Tyle jest w ostatniej grupie aplikacji.
W praktyce Profibusa należy dobrze
poznać a szczególnie narzędzia służą-
ce do jego konfigurowania. W przy-
padku Stepa 7 narzędziem takim jest
wchodzący w skład pakietu NetPro
oraz HW Config. W przypadku NetPro
można w bardzo wygodny sposób zo-
baczyć urządzenia podłączone do sieci
oraz skonfigurować aspekty logiczne
sieci (
rys. 5
). Rola HW Config spro-
wadza się do konfiguracji sprzętowej
sieci (
rys.
6
). Praca taka jest niezbęd-
na aby sieć wiedziała jakimi urządze-
niami dysponuje. Szczególnie, że sieć
może składać się kaset rozproszonych
w, których mogą być zamontowane
różne moduły rozszerzeń.
Na poziomie sprzętowym Profibus
jest dobrze przygotowanym produktem.
W montażu bardzo pomocne są ozna-
czenia kabli i ich kolorystyka. Niestety
często z przyczyn oszczędnościowych
stosowany jest osprzęt niesprawdzony,
i zdarzają się problemy typu wtycz-
ka nie dająca się wcisnąć gniazdo ze
względu na rozmiar obudowy.
Po zmontowaniu warstwy sprzę-
towej, nadaniu potrzebnych adresów
urządzeń w sieci. Po zamapowaniu
sieci w HW Config z dostępnych
wejść i wyjść w sterowniku korzysta
się tak samo jak z lokalnych modu-
łów z kasety sterownika.
Adam Bieńkowski
adam@abproject.pl
rywa transmisję i przekazuje kontrolę
w sieci do nowego urządzenia, a samo
dopisuje go na swojej liście LAS.
Profibus jest bardzo rozbudowany. W
zależności od warstwy są preferowane
konkretne media i odmiany protokołu.
Najczęściej wykorzystywanym me-
dium do połączenia urządzeń w war-
stwie sprzętowej sieci Profibus jest
RS485. Może w niej pracować do 32
urządzeń, dokładnie tak jak w każdej
sieci opartej o ten typ medium. Mogą
to być zarówno urządzenia podrzędne
jak i zarządzające węzły nadrzędne.
Przy zastosowaniu wzmacniaczy linii,
urządzeń tych może być 127. Prędko-
ści stosowane w PROFIBUS dla tego
medium to minimalnie 9,6 kb/s do 12
Mb/s. W zależności od wybranej pręd-
kości pracy sieci może ona mieć mak-
symalnie długość określoną w
tab. 1
(bez wzmacniaczy).
Sieć opartą o RS485 należy termi-
nować. Preferowany sposób zakańczania
linii przedstawiono na
rys. 2
. Wartość
zastosowanych rezystancji jest różna, w
zależności od konfiguracji sieci. Przy
konfiguracji sieci warto sprawdzić czy
urządzenie które ma być zastosowane
ma zapięty domyślnie terminator. Zda-
rza się bowiem że poprawnie połączo-
na sieć nie chce działać a jej impe-
dancja posiada jakąś dziwną wartość.
Tymczasem okazuje się że producenci
domyślnie konfigurują moduły komuni-
kacyjne jako ostatnie w sieci. W przy-
padku gdy sieć zawiera kilka takich
elementów, a jest tak bardzo często,
sieć nie będzie działać.
Informacje w sieci są wymieniane
cyklicznie, każde urządzenie ma przy-
dzielony czas transmisji i musi czekać
na swoją kolej by móc nadawać. Od-
miana protokołu, który może przesyłać
dane poza ustalonym cyklem to Profi-
bus-DP. Dzięki takiej możliwości alar-
my i inne bardzo ważne informacje
docierają natychmiast po wystąpieniu.
W tym typie sieci może być wiele
urządzeń nadrzędnych i podrzędnych.
Jednak w praktyce częściej spotyka
się rozwiązania w którym jest jeden
master sieci i to on zarządza całą
siecią. Jeśli jest to bardzo duża sieć
należy rozważyć jaką wybrać prędkość
Profibus via IEC-1158
Większość systemów sterowania
wykorzystuje mieszane połączenie
urządzeń w sieciach przemysłowych.
W tym przypadku jest to połączenie
RS485 i IEC-1158. Pierwszy z nich
integruje podsystemy oparte na IEC
(
rys. 4
). Do połączenia magistral moż-
na użyć dwóch metod:
- zastosować sprzęg (segment coupler)
– jest to przezroczyste dla standardu
PROFIBUS urządzenie konwertujące
poziomy elektryczne sygnałów. Meto-
Rys. 6.
Elektronika Praktyczna 2/2005
129
Plik z chomika:
kendzior21
Inne pliki z tego folderu:
02-2005_070-074.pdf
(3679 KB)
02-2005_017-023.pdf
(869 KB)
02-2005_024-027.pdf
(3043 KB)
02-2005_010-015.pdf
(880 KB)
02-2005_039-042.pdf
(742 KB)
Inne foldery tego chomika:
01
03
04
05
06
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin