Шина Profibus DP
Profibus самый распространенный в мире сетевой стандарт. Версии DP, FMS и PA в целом удовлетворяют требованиям подавляющего большинства систем автоматизации. Он появился впервые в 1989 году.
Стандарт PROFIBUS состоит из трех разновидностей:
PROFIBUS-FMS - "Спецификация сообщений полевой шины". Использует уровень 7 модели OSI и применяется для обмена данными с контроллерами и компьютерами на регистровом уровне. Profibus FMS предоставляет большую гибкость при передаче больших объемов данных
PROFIBUS-DP - "Децентрализованная (распределенная) периферия". Наиболее часто используемый формат обмена сообщениями Profibus DP представляет собой сеть с опросом узлов (выделенное главное устройство периодически опрашивает состояние каждого узла сети); тем самым обеспечивается постоянный контроль состояния каждого устройства в сети (одно устройство за один цикл опроса может передавать до 244 байт полезной информации). Каждое сообщение содержит 12 дополнительных байт, вследствие чего максимальная длина всего сообщения составляет 256 байт.
PROFIBUS-PA - "Автоматизация процессов". Протокол Profibus PA практически идентичен последнему протоколу Profibus DP с диагностическими расширениями V1 за исключением более низких уровней напряжения и тока, соответствующих требованиям обеспечения внутренней безопасности (Класс I разд. II), принятых в обрабатывающей промышленности. Протокол Profibus PA поддерживается большинством главных устройств, однако использование данного протокола предполагает наличие развязывающих преобразователей между DP и PA (такие преобразователи поставляются целым рядом компаний). Питание PA-устройств от сети осуществляется с использованием напряжений и токов, гарантирующих внутреннюю безопасность
Наиболее распространенным является стандарт PROFIBUS-DP, работающий поверх интерфейса RS-485. Его и будем рассматривать далее.
Его сравнение с другими сетями полевого уровня приведено в таблице:
PROFIBUS DP в свою очередь тоже делится на DP V0 - обычный циклический обмен, DP V1 - ациклический обмен для передачи диагностических или других сообщений вне очереди (типа прерываний).
Интерфейс RS-485 является двухпроводным интерфейсом передачи данных. Используются два проводника A (-) и B (+), обозначенные, как правило, цветами:
Требования к кабелю PROFIBUS: S сеч. > 0.34 мм кв., Rв = 135-165 Ом, Cп = 35 пФ/м, Rп < 110 Ом/км, должен иметь экран. Стандартный цвет - фиолетовый. Металлический экран должен быть заземлен скобами внутри разъема на каждом ведомом устройстве. Если имеются клеммы для подключения проводников A, B, то должна быть предусмотрена металлическая конструкция для заземления экрана на корпус устройства. На концах одного сегмента сети нужно обязательно включать терминальные цепочки (на разъеме или отдельно).
Топология сети - шина. В одном сегменте можно применить до 32 узлов. Если нужно расширить сеть, то ставится репитер, далее формируется следующий сегмент устройств.
Скорость обмена выбирается из стандартного ряда, от 9600 бит/с до 12 МБит/с. Стандартной считается скорость обмена в 1.5 МБит/с. Чем больше протяженность сети, тем меньшую скорость рекомендуется выбирать.
PROFIBUS DP использует иерархию главный-подчиненный (master-slave). Master опрашивает поочередно свои slave, а они отвечают на его запросы. Master и каждый slave имеет свой уникальный номер узла (адрес), который задается в интервале от 1 до 126. В процессе конфигурирования master устройству и каждому slave назначаются определенные входные и выходные данные. Выходными всегда называются данные, передаваемые от мастера к слейву.
Чтобы подключить к среде разработки устройство стороннего производителя (например частотник Danfoss к среде Step 7) необходимо скачать и установить специальный описательный файл устройства типа *.GSD. Это обычный текстовый файл. Он всегда бесплатно предоставляется фирмой-разработчиком прибора. В нем содержится вся информация, необходимая для конфигурирования обмена с устройством по PROFIBUS DP: наименование, типы телеграмм, версия, варианты значений параметров и др.
Контроллеры Siemens S7-300 часто имеют встроенный разъем DB-9 для работы с шиной PROFIBUS DP. Этот разъем может быть универсальным (MPI/DP) либо выделен именно для одной из сетей (MPI или DP).
В случае необходимости к контроллеру может быть добавлен периферийный модуль CP 342 для работы с PROFIBUS DP.
Добавление дополнительных модулей дискретной/аналоговой периферии к контроллеру возможно с помощью станций ET 200M по шине PRPFIBUS DP.
Конфигурирование простой PROFIBUS сети с одним мастером и группой слейвов осуществляется в утилите HW-Config пакета STEP 7:
Подробнее изучить на практике работу с шиной PROFIBUS DP вы можете на наших учебных курсах.
Автор: Бурцев А.Г.