Sieć PROFIBUS

Przemysłowe Sieci Informatyczne (PSI)
Systemy Czasu Rzeczywistego (SCR)
Sie PROFIBUS
Politechnika Gda ska
Wydział Elektrotechniki i Automatyki
Kierunek: Automatyka i Robotyka
Studia stacjonarne I stopnia: rok II, semestr IV
Opracowanie: dr in . Tomasz Rutkowski
Katedra In ynierii Systemów Sterowania
1
Sieci przemysłowe - przypomnienie – cechy charakterystyczne
!
"
)
#$ +,
*
!
. ' #$
.(
'
#$
,
% & '(
-
#$
(
+/
%
/
2
Przypomnienie
– Układ sterowania cyfrowego - SISO
(c)
(a)
SCR – np. komputer przemysłowy
3
Przypomnienie – struktura scentralizowana
ródło: www.profibus.com
4
Przypomnienie
– Układ rozproszonego sterowania cyfrowego SISO
(a)
(c)
SCR – np. komputer przemysłowy
5
Przypomnienie
– Układ rozproszonego sterowania cyfrowego SISO
(a)
(c)
SCR – np. komputer przemysłowy
6
Przypomnienie
– Układ rozproszonego sterowania cyfrowego SISO
7
Przypomnienie – struktura rozproszona
ródło: www.profibus.com
8
Sie PROFIBUS
- Wprowadzenie -
9
PROFIBUS – co to jest ?
0
+
&
&
&
%
, '( ' ,
)
)
'
' &
)
+
)
'
) '
,
$
2
& /
&,
'
/
/
.
1
,
,
$
&
/
) ' ,
'
& )
+ ,
(+
&
10
PROFIBUS – co to jest ?
"
'
+,
& '#
% )
!/ +
$
)
,
, ($
,
,
,
&
#$
5
&
#$
'
/
) ,
34
'
)
"
)
6
+
'
.
"
) "
+
% & '#
&
)1
)
'
7
&
,
7
'82
11
Sie PROFIBUS - historia
! 9
:
; <
=
+ >
&
&
,
)
/(
&
'
/
'
!
!
&
?@A
&
?
B
" &
"
+
#
$
!
%
(
9
9
C
+
&
?@A
+ %
+
?@A D
& )D 7E D 7E D 7E
&
/
D
(
)
12
Sie PROFIBUS – pozycja na rynku
PROFIBUS
Nodes
30 Mio.
28.3 Mio.
In 2008:
5 Mio
Nodes !
25 Mio.
23.3 Mio.
In 2007:
4.5 Mio
Nodes !
20 Mio.
18.8 Mio.
15 Mio.
10 Mio.
5 Mio.
1990
1994
1999
2000
2004
2007
2008
Time
ródło: www.profibus.com
13
Sie PROFIBUS
- a standardy mi dzynarodowe
<
D<
<
H
<
<
<
9F
G 1 9
9 9
9
C
2
? '@ >
F ;
? '@ >
1 9
9
I
2
H I F
:1 9
9
9
2 =D
" B
A
'
'
D
H I;
:
G7 =
D
B
? '( A
"
"
'
"
'
=
=
"
(
"
(
'
J ? '( "
>
'8
'
'
K
14
Sie PROFIBUS
- wersje sieci i protokoły
?@A
?
B 1
+?
B
"
#
&
&
J
A ,
'
$
/
&
+
+ %
&
&
' ) 5
?@A D 3
'
&
3
$
15
Sie PROFIBUS
- wersje sieci i protokoły
L
D
D
1
D
+ D &
(
+
)
/
&
,
#' ,
&
, '83
&
) '
7G
:
F
3
7E D 7E
'&
,
' ,
' ,
)
/
&
'83
7E
'
&
/
'87 7 '8 1
7
2
(
)
)
&
&
'%
( ,%
23
&
/
&
/
3
&
"
,
,3
/
(
16
Sie PROFIBUS
- wersje sieci i protokoły
?@A
61
&
B %' #$
( )
#
+
D 23
M
/
#$
#
&
,
1 '
&C F (
'(
+/
L ) '
'
'
&
4
/
# 2
7G
:
F
7 1 ) '
7G
:
F
" ( )2
)
'(B@ 7 1 3 B )
@
'
$3
D
)
1
%
&
# "
' &%
',
1(
)
&
23
?@A
(
)
2
17
Sie PROFIBUS
- profile
"
'
'
" &
/ + #
#
/
, "
'
,
&
%
)
" &
,
)
'%,
/
"
'
18
Warstwowy model
Sieci PROFIBUS
19
Sie PROFIBUS
- a Model referencyjny ISO/OSI
!
"
#
/
# 3 ,
!
"
/
#
$
'
%&
(
'
'
%&
(
,- #
,-!
#
#
$
0'!1 2
,/
#
) *+ #
,' !
#
' 5
. #,#
. #,#
- #
#
#
/
6 0'
,
7
,-'
0'
4
2+ #
#,'
,
#2
'
) *+ #
,' !
02
'
#
,
1
'
'
#,'
,-#'
'
#,'
6
61 /
+ 6 0'1
',
2
5
0'1
0' # #
1
'
58
#
- # , # ,2
, #,-
Sie PROFIBUS
- a Model referencyjny ISO/OSI
!
"
#
"
$
#
$
%&
(
!
'
'
%&
(
'
'
) *+ #
,' !
) *+ #
,' !
. #,#
. #,#
Definicja sieci PROFIBUS
obejmuje warstwy:
-fizyczn ,
- liniow ,
- aplikacyjn .
Zatem trzy warstwy
z siedmiowarstwowego
modelu ISO
Sie PROFIBUS
- a Model referencyjny ISO/OSI
!
"
'
( #$
!
'
&
)
#'
)
&
)
& '
,
($
+
,
' &
&
%
+
&&
,
22
Sie PROFIBUS
- a Model referencyjny ISO/OSI
!
'
A%
& &
1
$
+
'( +
& '
2
,
+ &
, 4
'
&
' &&
23
Sie PROFIBUS
- a Model referencyjny ISO/OSI
(
(
!
!
!
"
!
#
"
$
$
%&
(
(
#
'
%&
'
(
(
) *+ #
,' !
. #,#
:;!
9!
'
'
) *+ #
,' !
. #,#
:;!
9!
Sie PROFIBUS
- a Model referencyjny ISO/OSI
A+
'
&
4
, '(
(
(
A+
'
/
&
, (
/ + )
1
%' &
, ( +,
)
-
&&
4
"
)
2
#
(
' / + )
25
Warstwowa struktura
Sieci PROFIBUS DP
26
Warstwowa struktura
- Sieci PROFIBUS DP
B
1
?
<
"
'
?@A D
+,
&
$
'#
2+ #
!
!
#
&
'
%&
Program
u ytkownika
'
9 !
(
'
) *+ #
,' !
. #,#
"
$
Program
u ytkownika
(
+
+,
/
#
%&
2
!
!
" &&
:;!
9!
'#
2+ #
'
9 !
) *+ #
,' !
. #,#
:;!
9!
/
'
&
, ( +,
" & ' &&&
+
Media transmisji
w sieci PROFIBUS
28
Media transmisji
- w sieci PROFIBUS
H
1
/
24
& G
:
F1
&
2
'
& /# &
%
/
#$
M ('
#
&
+
4
+
%'
&
/
)
'
&
'
(
%
'+ # 1
& /
1
%'
&
G
:
F
C 2
+
&
&
'&
2
29
Warstwa fizyczna
sieci PROFIBUS
30
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- technologia transmisji RS-485
" &
" & 7G
:
F
,
1
-
"
,
&
)
(
B
& #
' +
(
'
B
' '(
) '
#$
/ +
3
/
'
'%
7G
:
F1
&
'%
'
C '(
(
'
2
( #
&
, ($
+,
&
" &
I / +
2
31
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- technologia transmisji RS-485
*
* dla standardu PROFIBUS DP
32
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- technologia transmisji RS-485
Parametry elektryczne interfejsu RS-485
33
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- technologia transmisji RS-485
Sygnały na zł czu PROFIBUS
Bity danych przekazywane w sieci kodowane s napi ciem ró nicowym pomi dzy
liniami RxD/TxD-P a RxD/TxD-N. Dodatnie napi cie mi dzy nimi oznacza 1,
a ujemne 0. Stan spoczynkowy linii zapewniaj terminatory i jest to 1.
34
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- technologia transmisji RS-485
Okablowanie i terminator interfejsu RS-485
35
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- technologia transmisji przez wiatłowód
36
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- technologia transmisji RS-485
$
/
&
%
(
&
,
$
'
'
'
$ /
J
/ +
%
J
/ &%
)
''( /
+,
+, , &
&' (
)
37
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- podstawowe struktury sieci
Topologia magistrali
38
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- podstawowe struktury sieci
Topologia drzewa
39
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- podstawowe struktury sieci
Topologia gwiazdy
40
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
< '%
1 NO2
,
(
& /
)
&
4
' &
, '
&
)*
+
%',' - J %,
/' ,
&
)*
+
%','
/"
J
,
"
, 1?
D5
2
(
"
"
&
&
'
&
(
(
41
Warstwa liniowa
sieci PROFIBUS
42
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS –
wprowadzenie
!/ +
'/
4
/
+
/ +
!
J
& &
/
,
J
/
,
$
)
% &) ' $ &
/ +
/
)
&
1
M%
$
2 &
/ +
/ +
%
%
'
/
/
$
.
43
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół dost pu do kabla
!
/ +
,
"
P I
6
;&
&
!/ +
/
'& # ,
,
L '
/ +
+
&
, (
)
&%
/ +
&%
%
$
44
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół dost pu do kabla
<& %
&
4
,$/, 0
& / +
1 3
/ +
,
&
(
'
(
2
,1(20
'
/
/ +
,
,$%30
+
/
+
) '
,
2
&1 3
$
(
/
$
/
&1
7 ,$40
&
L
QLRA2
'
&
(
D
(&
45
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół dost pu do kabla
– pier cie obiegu znacznika
'
& 4
4
L 1
,
$
2 J
"
&
1
&
$
J
< 1
5 6$
J
5
6 1
4
'
$
/
)
+
/
J '
/ +
46
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół dost pu do kabla
– wykonanie transakcji
M%
+
&
/
&
/ +
&
(
&
@
&
&
5 (
!/ +
78
S
-&
%
9
$& ,
9
,33
9
,,3
8 9
,,);,,3 0 ,33 <
"
&
/
&
8
=
,
:
9
47
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół dost pu do kabla
– rodzaje transakcji
M%
+
/ +
&
,
/
/ +
&
&
"
/
'
'
/
%
5
/ +
L
&
L
&
,
&
,
$
'(
48
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół dost pu do kabla
– dodawanie i usuwanie w złów
T1
+
'&
(
"
/ +
/ +
%
/
'
/
&
'2 (
49
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół dost pu do kabla
– inicjalizacja pier cienia obiegu znacznika
L (
'&
)
$
&(
&' &'(
(
M%
/ +
' %
& /
&' &
/
/
/ + J
(
&
LL 1 %
/ + 2 / +
,
#
(
LL U1IV WL 2W L
5
50
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół dost pu do kabla
– planowanie obci enia sieci
B
',
$
+
#$
/
LL U W1LL
>
>
>
,,<>
,#<>
9
'
&
,
(
%
4
VLB )2 V W LB V W LB
9
?
51
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół komunikacyjny
!
'
&
(
#
%
M%
%
("
) / +
)
,
52
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół komunikacyjny
W zeł nadrz dny
program B
Port 1
W zeł podrz dny
partner programu A
program A
Port 1
Port 2
program D
Port 2
wy we wy we
wy we wy we
Etap 2
Etap 1
53
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół komunikacyjny
Znak komunikatu
54
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół dost pu do kabla
– inicjalizacja pier cienia obiegu znacznika
+
3
D J
3
D
&
)4
'
)
J
+
#
C
3 DC J
(&
G
3 DG
J
&
&
?
'
)
)5
H5
H
'
)
&
+
#
:
,
/
F
3
/$
/ +
#
(
DFJ &
55
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół komunikacyjny
Struktura komunikatów sieciowych
Polecenie
Stała długo
danych
Zmienna długo
danych
.
<
(
<
)
Potwierdzenie
$
Znacznik
%
SD – ogranicznik pocz tkowy;
DA – adres w zła odbiorcy;
Ł czna długo
9=
9=
)
<
=
>=
<
<
ED – ogranicznik ko cowy;
SA – adres w zła nadawcy;
=
>=
<
=
FCS – suma kontrolna
FC – znak steruj cy
komunikatu nie mo e przekroczy 255 znaków
56
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół komunikacyjny
Ramka protokołu komunikacyjnego
;>
) 9= 9=
)
<
> 20'
>=
<
=
>=? ;@
A< ? =
Komunikat odpowiedzi (SRD - response)
=
<
>=
<
>=? =@
A< ? =
)
9=
9=
MASTER DP
SLAVE DP
Komunikat akcji (SRD - request)
)
> 20'
SYN – czas synchronizacji
57
Usługi Warstwy Liniowej
sieci PROFIBUS
58
Usługi warstwy liniowej sieci PROFIBUS
Warstwa liniowa realizuje cztery podstawowe usługi:
1. Wysyłanie danych z potwierdzeniem – SDA
(ang. Send Data with Acknowledge)
2. Wysyłanie danych bez potwierdzenia – SDN
(ang. Send Data with No acknowledge)
3. Wysyłanie danych i odebranie odpowiedzi – SRD
(ang. Send and Request Data with reply)
4. Cykliczne wysyłanie danych i odbieranie odpowiedzi –
CSRD
(ang. Cyclic Send and Request Data with reply)
59
Uszczegółowienie
specyfikacji dla
Sieci PROFIBUS DP
60
Warstwowa struktura
- Sieci PROFIBUS DP
!
)
& / +
?@A
4
W zeł nadrz dny DP
II rodzaju
!
!
D
%
W zeł nadrz dny DP
I rodzaju
/
W zeł podrz dny DP
!
!
!
!
Program
"
#
u ytkownika
Program
"
#
u ytkownika
Program
"
#
u ytkownika
$
$
$
%&
(
'#
2+ #
'
9 !
) *+ #
,' !
. #,#
%#
&7
'
:;!
(
9!
3, ''
B!
'#
2+ #
'
9 !
) *+ #
,' !
. #,#
7
%#
&
:;!
(
9!
3, ''
B!
'#
2+ #
'
9 !
) *+ #
,' !
. #,#
:;!
9!
Warstwowa struktura
- Sieci PROFIBUS DP
?@A D
%
/
)
&
& '
&1
&
, &
"
&7
2
D " &
+,
%
/ +
!
" & + %,
, ($
+
'
/
/ +
/
&
<
%' &
& /
/ %
/ + )
/
/S'
) (& &
$
/ +
'(
' / +
/
&
/
&
& / +
+
/
%
+,
/ +
/
+ (
'
/
)
&
$
/
&
' &
62
Warstwowa struktura
- Sieci PROFIBUS DP
Program u ytkownika
Dane
wej ciowe
Dane
wyj ciowe
Dane
diagnostyczne
Parametry
sieci
Parametry
W złów
biernych
Funkcje
Sprz g u ytkownika
Funkcje odwzorowania ł cza
Warstwa ł cza danych (liniowa)
Warstwa fizyczna
63
Warstwowa struktura
- Sieci PROFIBUS DP
(
/ +
/
#'
&
,+
&) '
!
#
( #
&
'(
/ / +
/
)D 1
D 2
'
(
'
M%
/ +
/
D
% ($
&
/
/ +D
(
& (
) /
/ +
/
/
&
,
&
, )
)
'
(
/ +
'
64
Warstwowa struktura
- Sieci PROFIBUS DP
ródło: www.profibus.com
65
BIBLIOGRAFIA
) M3
?@A
&
< 3
?@A 3 B
?@A L ) '
!
6' &
9
9
:
G
66
Dzi kuj za uwag !!!
67