Sieć Interbus - Stefan Brock

Sieć Interbus
dr inŜ. Stefan Brock
Automatyzacja przed 20 laty z PLC
• Wprowadzone PLC zastąpiły
układy logiki stykowej. PLC
oferowało:
– elastyczność przy zmianach
– przyjazne właściwości serwisowe
– mniejszą ilość okablowania
• Początkowo PLC wykorzystywano
do prostych zadań z niewielką
ilością elementów I/O, takich jak
czujniki, lampki sygnalizacyjne,
styczniki i.t.p.
1
Automatyzacja przed 10 laty z PLC
• Wraz ze wzrostem moŜliwości
skokowo zwiększa się ilość
punktów I/O
• Nie komplikuje to struktury
wewnętrznej PLC - dodawane są
dodatkowe moduły
• Komplikuje się znacznie
okablowanie komponentów
• Dodatkowe zadania powodują
inteligentne urządzenia peryferyjne.
Do ich obsługi stosuję się
specjalizowane moduły
komunikacyjne
Automatyzacja dzisiaj z PLC
• Pomocą przy czasochłonnym i
kosztownym okablowaniu są
sieci miejscowe
• Szeregowy przesył danych
zapewnia znaczną oszczędność
okablowania
• Z siecią miejscową moŜna
takŜe zintegrować złoŜone
układy, takie jak
przekształtniki lub enkodery
2
Automatyzacja dzisiaj z PLC
• W sterowniku PLC mieści się
specjalizowany interfejs sieci
miejscowej, przesyłający szeregowo
poszczególne sygnały.
• Karty I/O sterownik zostały
przeniesione w pobliŜe fizycznych
układów sensorów i aktorów. W
nich przekształcane są sygnały
szeregowe na postać równoległą
• Odcinki okablowania równoległego
są zminimalizowane.
3
Rozwiązania wyspowe
• KaŜdy z wytwórców oferuje
własny, otwarty standard
sieci miejscowej
• Pomimo otwartości
standardów preferowane są
jednak własne rozwiązania
wytwórców
• INTERBUS nie pochodzi od
wytwórcy sterowników PLC
INTERBUS jako system otwarty
• INTERBUS oferuje
interfejsy dla wszystkich
sterowników. Oferowane
są takŜe układy
peryferyjne
• PHOENIX CONTACT
ma 80% udział w rynku
układów peryferyjnych
dla PLC
4
Uniwersalność sieci INTERBUS
• INTERBUS jest systemem
dla róŜnych PLC. Układy
peryferyjne są uniwersalne.
Zmiana sterownika PLC nie
pociąga zmiany całego
systemu.
• Sieć ma własne narzędzia
konfiguracji, programowania
i diagnostyki, co zapewnia
szybką realizacje projektów.
INTERBUS dla PC
• W ostatnich latach PC stało
się istotną alternatywą dla
PLC
• DuŜa moc obliczeniowa,
powszechność, otwarta
architektura
• Coraz więcej projektów
stosuje tą platformę,
korzystając ze znanego
oprogramowania
5
Przesyłanie komunikatów
• Układ sterowania i
wszystkie węzły
połączone są w gwiazdę
lub w magistralę
• Połączenia nie tworzą
pierścienia, zakończone
są jednak opornikami
końcowymi
Komunikacja między PLC i węzłami
• PLC wysyła komunikat
do węzła I/O. Są dwa
warianty komunikacji:
– śądanie danych od węzła;
Węzeł w odpowiedzi
przesyła dane
– Polecenie dla węzła.
Węzeł odpowiada
potwierdzeniem.
6
Budowa komunikatu polecenia
• Tylko część
komunikatu stanowią
dane.
• Pozostałą część
stanowią bity ramki,
takie jak start, suma
kontrolna czy stop.
7
Przesuwanie danych
• Sterownik i węzły I/O są
połączone w pierścień.
• Dane przesyłane są
zawsze tylko w jedną
stronę
• Metoda rejestru
przesuwnego
8
Przepływ danych w pierścieniu
• Dane przesuwają się jak
wagoniki po torach
• Pociąg przewozi dane od
sterowania do węzłów
I/O i w drodze powrotnej
dane od węzłów do
układu sterowania.
Budowa ciągu danych
• Stosunkowo wysoki jest
udział danych uŜytkowych
w strumieniu bitów
• Dane kontrolne (Loopback,
FSC i Control) są stałej
długości.
• Przy większej ilości
węzłów - lepsza
efektywność
9
Porównanie metod transmisji
• Poprzez komunikaty
• + szybki przekaz duŜej ilości
danych
• - węzły muszą posiadać adres
• - przy małej ilości danych
efektywność rzędu 4-8%
• - konieczne terminatory
magistrali
• - trudne poszukiwanie awarii
• - konieczna duŜa szybkość
transmisji
Porównanie metod transmisji
• Przesuwanie danych
• + efektywność na poziomie
60%
• + nie ma adresowania
węzłów
• + nie ma terminatorów
• + automatyzacja diagnostyki
• + wystarczy niska szybkość
transmisji
• - brak przesyłu komunikatów
10
Zasada rejestru przesuwnego
• Dane płyną w jednym
kierunku
• Informacja jest przesyłana
przez cały pierścień
• W rejestrze nadawczym jest
komplet danych dla TN1,
TN2 i TN3, oraz bity
sterujące
11
Punkty I/O i czas cyklu
• Ilość danych
przesyłanych przez węzeł
zaleŜy od ilości punktów
I/O
• Dla typowej wartości
szybkości transmisji 500
kbit/s czasy cyklu
wynoszą
Topologia sieci INTERBUS
• INTERBUS jest pierścieniem z
max. 512 węzłami. Zaletami
pierścienia są:
– brak terminatorów, pierścień jest
zamykany automatycznie
– brak adresowania węzłów
– prosta rozbudowa
12
Trzy rodzaje budowy sieci
• 1. Fernbus - dla
rozległych sieci
• 2. Installationsfernbus
- dla węzłów
łączonych
pojedynczym
przewodem
• 3. Lokalbus - dla
węzłów
umieszczonych blisko
siebie
13
Przełączanie gałęzi w czasie pracy
• Gałęzie moŜna
włączać lub wyłączać
bez konieczności
zatrzymywania pracy
sieci.
• Bardzo przydatne - na
przykład w stanach
awaryjnych lub w
trakcie rozbudowy
Połączenia poprzez skrętkę - Fernbus
• Połączenia poprzez dwie
pary skrętki miedzianej
• Dodatkowy przewód
wyrównania potencjałów
• Bez urządzeń
pośredniczących - do 400
metrów miedzy węzłami
14
Połączenia poprzez światłowód - Fernbus
• Polymerfaser,
660 nm, max. 70 m,
• F-SMA HCS-Faser,
660 nm, max. 300m,
• F-SMA Glasfaser,
850 nm, max. 3000m,
BFOC
Połączenia poprzez podczerwień - Fernbus
• Zakres odległości
do 200 metrów
15
Sieć typu Installationsfernbus
• Jednoczesne
przekazywanie danych i
zasilania (24 V DC)
• Przykład - stycznik
załączający silnik - tylko
2 przewody - INTERBUS
i sieć energetyczna
Installationsfernbus - medium
• Przewód hybrydowy
• Węzły w odległości do
50 m, prąd do 4,5 A
16
Sieć typu Lokalbus
• Węzły połoŜone
bezpośrednio obok
siebie
• Wszystkie połączenia
- poprzez odpowiednie
styki
Sieć typu Lokalbus klasy IP65
• Przewód dwuŜyłowy przekazują
jednocześnie dane i
zasilanie.
17
Sieć typu Lokalbus klasy IP65
• Zwykły przewód
nieekranowany.
• Do 32 węzłów
• 20 m między węzłami
• 200 metrów łącznie
MoŜliwości diagnostyki
• MoŜliwość detekcji:
– przerwy
– zwarcia
– zakłócenia
elektromagnetycznego
– braku zasilania
18
Zwarcie i przerwa
• Magistrala - nie ma
moŜliwości lokalizacji
błędów. Przerwa transmisji w
całej sieci
• Pierścień - moŜna dokładnie
zlokalizować awarię.
Zamknięcie pierścienia przed
miejscem awarii umoŜliwia
dalszą transmisje danych
Sporadyczne zakłócenia elektromagnetyczne
• Magistrala - zakłócenie nie
moŜe zostać zlokalizowane nie ma związku między
miejscem zakłócenia a
zakłóconymi danymi
• Pierścień - porównując dane
sąsiednich węzłów moŜna
określić miejsce zakłócenia.
19
Awaria zasilania węzła
• Magistrala - zakłócenie nie
moŜe zostać zlokalizowane
• Pierścień - porównując dane
sąsiednich węzłów moŜna
określić miejsce zakłócenia.
Przykład diagnostyki
• Zakłócenie pomiędzy
węzłem 3 i 4.
• Automatyczny proces
diagnostyki sieci
INTERBUS
20
21