Sieć przemysłowa Profibus

Profibus
Sieć przemysłowa Profibus. Standard światowy. Nowe moŜliwości.
Mija kilkanaście lat od daty powstania załoŜeń sieci Profibus i wprowadzenia jej w Ŝycie. Organizacja
skupiająca uŜytkowników sieci Profibus PNO przyjęła juŜ około 1000 nowych członków w prawie 20 krajach
na całym świecie. W róŜnych gałęziach przemysłu wprowadzono przeszło 3 miliony urządzeń pracujących w
sieci Profibus, w ponad 300 tysiącach aplikacji. Wszystko to sprawia, Ŝe sieć przemysłowa PROFIBUS staje
się czołową i wiodącą siecią przemysłową przede wszystkim w Europie, jak równieŜ na innych kontynentach.
W ostatnim czasie sieć Profibus stała się siecią o zasięgu globalnym zyskując normalizację światową IEC
1158. Sieć Profibus została podzielona, na kilka standardów. Mianowicie Profibus FMS, FDL, DP oraz PA.
Pozwoliło to na pokrycie praktycznie 100% wymagań i oczekiwań, jakie zostały postawione sieci przez
uŜytkowników.
Standard FMS (podobnie i FDL) w swych załoŜeniach i praktyce słuŜy do przesyłania większej liczby danych
procesowych pomiędzy stacjami, takimi jak sterowniki, stacje operatorskie, programatory, urządzenia
zabezpieczające oraz komputery PC. Opiera się na strukturze Client-Server (Token passing), co powoduje Ŝe
w jednej sieci moŜe komunikować się ze sobą większa ilość stacji (struktura multimaster). Sama konfiguracja
i uruchomienie oparta jest na bazie oprogramowania Step 7, który zawiera wszystkie potrzebne do tego
1
narzędzia oraz dodatkowo daje moŜliwość prostej i szybkiej diagnostyki.
Standard DP oraz PA pełnią nieco inne zadanie jak FMS, czy FDL. Mianowicie głównym ich zadaniem jest
decentralizacja, rozproszenie wejść, wyjść, sygnałów analogowych, umieszczenie kart blisko obiektu.
Struktura sieci oparta jest na idei stacja główna, zarządzająca (Master), która zarządza siecią oraz dołączone
do niej stacje podrzędne (Slave). Stacją Master najczęściej jest sterownik lub stacja operatorska PC,
natomiast stacje typu Slave tworzy bogata gama róŜnych produktów i układów, do których naleŜą przede
wszystkim karty wejść / wyjść dwustanowych, analogowych, napędy, siłowniki, falowniki, zabezpieczenia
silników, panele operatorskie, przetworniki, moduły wagowe, inteligentne stacje sterownikowe, komputery,...
. Podobnie jak dla standardów FMS, FDL narzędziem bazowym do uruchomienia całej sieci jest
oprogramowanie Step 7 Firmy Siemens.
Co sprawia, Ŝe sieci przemysłowe, a w szczególności sieć Profibus DP zyskały tak na popularności w
ostatnich latach? Składa się na to kilka czynników. Przede wszystkim obniŜenie kosztów okablowania,
łatwość wyboru i standaryzacja produktów, prosta i szybka instalacja, krótki czas uruchomienia i rozruchu
obiektu, pewność działania i duŜa wydajność obiektu. W sieci kolejne stacje połączone są ekranowanym
kablem dwuŜyłowym lub światłowodem. Jak pokazuje praktyka oszczędności kosztów okablowania mogą
sięgać nawet kilkudziesięciu procent dzięki zmniejszenie ilości kabla obiektowego, listew zaciskowych i
przyłączy, liczby szaf i miejsca w szafach, a przede wszystkim czasu montaŜu i instalacji.
Ponadto stosowanie sieci pozwala na skuteczne zabezpieczenie przed zakłóceniami (szczególnie
elektromagnetycznymi), np. poprzez stosowanie światłowodów, a w przypadku sygnałów analogowych (np.
w przypadku wag) na pewny i bezpieczny odczyt wartości mierzonej. Pozwala to równieŜ na znaczne
zmniejszenie czasu montaŜu i uruchomienia całego obiektu. Daje nam moŜliwość szybkiej fizycznej
diagnostyki i usuwania błędów montaŜowych. Dostępne są specjalne testery, który dokładnie wskazują na
miejsce awarii. Oprogramowanie Step 7, które stanowi bazę do konfiguracji całej sieci, zawiera proste ale
bardzo przejrzyste funkcje, które wskazują i opisują miejsce oraz przyczynę awarii (np. brak zasilania
modułu, przerwania przewodu sygnałowego PT100, itp.).
Sama konfiguracja sieci jest nadzwyczaj prosta i przejrzysta. Przyjęta zasada podobnej adresacji zarówno dla
struktury zcentralizowanej, jak i rozproszonej powoduje, Ŝe programista praktycznie nie widzi róŜnicy w
pisaniu i uruchamianiu programu. W celach prostej i szybkiej diagnostyki i procesu uruchamiania programu
stworzono moŜliwość pracy i wprowadzania zmian w programie z dowolnego miejsca sieci, przy CPU, czy
dowolnej stacji Slave. Daje to duŜe moŜliwości szybkiego i pewnego uruchomienia oraz bezpośredniego
kontaktu z obiektem. W celach serwisowych stworzono inną moŜliwość diagnostyki i kontroli obiektu,
mianowicie praca poprzez sieć telefoniczną i zwykłe modemy praktycznie z dowolnego miejsca na świecie.
Wreszcie mamy moŜliwość dostępu pośredniego do drugiej równoległej sieci (routing), co daje nam w
praktyce moŜliwość pracy bez przełączania się pomiędzy sieciami (np. ethernet, Profibus, MPI), czyli dostęp
do całego procesu. Warto równieŜ podkreślić efektywność działania, czy wydajność sieci Profibus.
Transmisja danych odbywa się jak juŜ wspomniano powyŜej szeregowo z wykorzystaniem kabla
ekranowanego dwuŜyłowego, czy światłowodu w standardzie elektrycznym RS485. Prędkość maksymalna
działania sieci na dzień dzisiejszy wynosi 12 MBit/s, co pozwala na osiągnięcie czasu reakcji sieci rzędu
pojedynczych ms, a w większości wypadków pozwala na praktyczne pominięcie czasu cyklu sieci, w stosunku
do innych czasów procesu (np. czas cyklu programu, reakcja układów wejść / wejść). Jak widać sieć Profibus
to coś więcej niŜ zwykła transmisja danych. Mamy moŜliwość pełnej lokalnej, czy zdalnej (w pełnym tego
słowa znaczeniu) diagnostyki, programowania i uruchamiania sieci. Dostęp do innych, pracujących
równolegle sieci. Bogata gama produktów, które praktycznie pokrywają całe zapotrzebowanie w przemyśle.
Bardzo efektywna i wydajna praca, a co najwaŜniejsze pewność i szybkość działania. Oszczędności kabla i
2
czasu uruchamiania. Wszystko to sprawia, Ŝe sieć Profibus jest jedna z najbardziej popularnych sieci w
automatyce, praktycznie we wszystkich dziedzinach przemysłu.
Autor: Dariusz Germanek
programowanie sieci Profibus
Programowanie i parametryzacja sieci Profibus poprzez sieć telefoniczną. Teleserwis.
3
Routing. Programowanie pośrednie przez sieć.
4