02-2005_128-129.pdf

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:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: