взрывозащищенное электрооборудование для группы: I, II, III для зон: 0, 1, 2 Бесплатная линия: +7 800 100 100 4 E-mail: mail@exd.ru
ПРОДУКЦИЯ
УСЛУГИ
СЕРТИФИКАТЫ
ДОКУМЕНТАЦИЯ
КАТАЛОГ
КОНТАКТЫ
Требуется помощь?
Наши менеджеры Вам помогут:
+7 (800) 100-100-4
Оставить отзыв
Версия для печати

PROFIBUS Технология и применение

 

Введение

С самого начала, полевая автоматизация была предметом постоянных изменений. Не так давно эти изменения касались только производственной области компании. Реализация технологии полевой шины стала важным нововведением в промышленности, позволившим мигрировать с централизованных АС к децентрализованным.

Разработка PROFlBUS продолжается с неугасающими энтузиазмом и энергией. Первоначально, технология коммуникации была центральной. Текущая деятельность концентрируется вокруг системной интеграции, ин енерии и, в особенности, прикладных профилей. Эти профили сделали PROFIBUS единственной полевой шиной, предоставляющей всестороннюю автоматизацию как для предприятий, так и для технологических процессов.

Кроме того, информационные технологии (ИТ) все более определяют развитие сегодняшней автоматизации. Современные полевые системы переняли принципы ИТ и достигли большой степени согласованности с корпоративным уровнем управления. В этом отношении, промышленная автоматизация идет по стопам офисной, где ИТ уже давно нало или свой отпечаток, радикально преобразовав инфраструктуру, системы и процессы. Интеграция ИТ в мир автоматики открывает новые возможности для глобального обмена данными между АС. Результатом дальнейшего развития PROFIBUS и интеграции с Ethernet стал стандарт PROFInet.

Использование открытых стандартов вместо проприетарных решений гарантирует совместимость и расширяемость на долгий срок - другими словами - защиту осуществленных инвестиций.

Это ключевой по своей важности момент для Организации Пользователей PROFIBUS. Продолжающаяся разработка технологии PROFIBUS дает пользователям долгосрочные перспективы.

1 Коммуникации в автоматике

Коммуникационные возможности устройств и подсистем, а также полная информационная методология являются непреложными компонентами концепции автоматизации, ориентированной на будущие перспективы. Все больше коммуникации используются горизонтально, на полевом уровне, так же как и вертикально, через несколько иерархических уровней. Многослойные согласованные промышленные системы связи такие, как PROFIBUS с низкоуровневым интерфейсом к AS-Interface и интерфейсом высокого уровня к Ethernet (поверх PROFInet) (см. рис. 1), создают идеальные предпосылки для прозрачного сетевого взаимодействия во всех областях промышленного процесса.

1.1 Промышленная связь

На уровне датчиков и исполнительных устройств сигналы двоичных сенсоров и приводов передаются по шине датчиков и исполнительных устройств. Получается простая и экономически эффективная технология, при которой данные и питание идут в общей среде. AS-Interface предлагает подходящую магистральную систему для этой области применения.

На полевом уровне распределенные устройства, такие как: модули В/В, преобразователи, приводы, анализаторы, клапаны и операторские терминалы, сообщаются с АС посредством мощной системы связи реального времени. Передача данных тех. процесса является циклической, в то время как дополнительные прерывания, конфигурационные и диагностические данные приходят ациклически, по мере необходимости. PROFIBUS удовлетворяет этим критериям и предлагает универсальное решение, как для АСУП, так и для АСУТП.

На секционном уровне программируемые контроллеры (программируемые логические и периферийные контроллеры) обмениваются информацией друг с другом и с информационными офисными системами, используя стандарты Ethernet, TCP/IP, Intranet и Internet. Этот информационный поток требует большого размера пакетов данных и наличия целого ряда мощных коммуникационных функций.

Так же как и PROFIBUS, основанный на Ethernet PROFInet предлагает для этих целей решение, достойное подражания.

Далее будет подробно описан PROFIBUS как центральное связующее звено информационных потоков в индустрии автоматизации. Информацию об AS-Interface смотрите в соответствующей литературе. Затем будет кратко представлен PROFInet.

Полевые шины это промышленные системы связи, использующие для соединения устройств (датчиков, исполнительных устройств, приводов, преобразователей и т.п.) с центральной управляющей системой целый ряд передающих сред, таких как: медный кабель, оптоволокно или беспроводные, с последовательной побитовой передачей. Полевая технология была разработана в 80е годы с целью заменить широко используемое центрально- параллельное соединение (central parallel wiring) и господствующую аналоговую передачу (4-20 мА- или +/- 10V интерфейс) на цифровые технологии. Частично благодаря специфическим требованиям разных отраслей промышленности, а так же предпочтению крупных производителей использовать проприетарные решения, на рынке установились несколько полевых систем с разнообразными свойствами. Ключевые технологии на данный момент закреплены в недавно принятых стандартах IEC 61158 и IEC 61784. PROFIBUS -неотъемлемая часть этих стандартов.

Совсем недавно в промышленной автоматизации появились Ethernet системы связи. Они предлагают широкий диапазон опций для коммуникаций между разными уровнями промышленной автоматики и офисным уровнем. PROFInet это пример Ethernet системы связи.

Необходимость координированной разработки и распространения на рынке этих полевых систем привела к появлению множества Организаций Пользователей, состоящих из производителей, пользователей и учреждений, например Организация Пользователей PROFIBUS (PROFIBUS User Organization, PNO) и ее родительская организация PROFIBUS International (PI) для технологий PROFIBUS и PROFInet.

Выгоды для пользователей являются причиной появления и непрерывного развития полевых технологий. В конечном счете, они проявляются в снижении общей стоимости владения, а так же в повышении производительности и качества во время установки и использования автоматизированного оборудования. Экономическая эффективность достигается на стадиях конфигурации, прокладки кабеля, инженерных работ, документирования, сборки и пусконаладочных работ, так е как и во время собственно производства. Дополнительные выгоды, достигаемые снижением общей стоимости жизненного цикла, принимают форму простоты модификации и непрерывной работоспособности системы за счет регулярной диагностики, превентивного тех.обслуживания, простоты назначения параметров, непрерывности потока данных и управления активами (asset management).

Полевые шины повышают продуктивность и гибкость автоматизированных процессов, по сравнению с традиционными технологиями, и создают базовые предпосылки для конфигурирования распределенных АС.

На сегодняшний день, PROFIBUS используется практически во всех областях автоматизации, в АСУП и АСУТП, а так е в дорожной отрасли, в производстве и распределении энергии.

1.2 Терминология полевой технологии

Сетевая модель ISO/OSI описывает обмен данными между станциями коммуникационной системы. Для эффективной работы комуникационного протокола, необходимо использовать определение правила и интерфейсы передачи. В 1983 г. Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization, ISO) разработала сетевую модель OSI ("Open Systems Interconnection Reference Model" -базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем). Этот протокол определяет элементы, структуры и задачи, необходимые для обмена информацией, и распределяет их по семи уровням, выстроенным друг над другом (см. рис. 2). Каждый уровень должен выполнять определенные функции коммутационного процесса. Если коммутационной системе не требуется какие-то из этих функций, соответствующие уровни можно пропустить.  PROFIBUS использует уровни 1, 2 и 7.

Протоколы связи определяют, как две или более станций обмениваются данными, используя фреймы данных. Фрейм данных содержит различные поля для сообщения и управляющей информации. Полю с собственно данными предшествует заголовок (адреса отправителя и получателя, детали последующего сообщения), а за ним идет часть, отвечающая за безопасность данных, содержащая информацию по проверке корректности передачи (идентификация ошибок).

Особенность полевой шины заключается в том, что она позволяет передавать маленькие объемы срочных данных и упрощает процесс передачи.

Управление доступом к шине (MAC, Medium Access Control - управление доступом к среде) это специфическая процедура, которая определяет, в какой момент времени станция может посылать данные. В то время как активные станции могут начинать обмен информацией, пассивные могут выходить на связь только по указанию активной станции.

Различают процедуру управляемого, детерминированного доступа с совместимостью с режимом реального времени (подчиненный-ведущий в PROFIBUS) и процедуру случайного, недетерминированного доступа (CSMA/CD по Ethernet).

Адресация необходима, чтобы уникально и произвольно идентифицировать станцию. Поэтому адреса назначаются либо коммутатором (аппаратные адреса), либо во время назначения параметров в течение пусконаладочных работ (программные адреса).

Коммуникационные сервисы выполняют коммуникационные задания станций во время циклического или ациклического обмена данными. Количество и тип этих сервисов является критерием для области применения того или иного протокола. Различают сервисы с установлением соединения и подтверждениями и без установления соединения. Во вторую группу входят многоадресные и широковещательные сообщения, посылаемые либо определенной группе станций, либо всем станциям одновременно.

Профили используются в технологии автоматизации, чтобы определить специфические свойства и поведение устройств, семейств устройств или целых систем. Только те устройства и системы, что используют вендор-независимые профили, обеспечивают интероперабельность полевой шины, таким образом, используя все преимущества полевой технологии.

Прикладные профили относятся в первую очередь к устройствам (полевым устройствам, элементам управления и средствам интеграции) и включают как согласованный выбор коммуникаций через шины, так и определенное применение устройства. Профили этого типа служат для производителей спецификацией для создания интероперабельных устройств, соответствующих своему профилю. Системные профили описывают классы систем, включая функциональность, программные интерфейсы и средства интеграции.

1.3 Международная стандартизация

Вместе с другими полевыми системами, PROFIBUS занесен в стандарт IEC 61158 с 1999 г. В 2002 г. завершились действия по обновлению IEC 61158. В этом стандарте разработки PROFIBUS и PROFInet объединились.

IEC 61158 носит название «Digital Data Communication for Measurement and Control - Fieldbus for Use in Industrial Control Systems» («Цифровая передача данных в Измерении и Управлении -использование полевой шины в промышленный системах управления») и разделен на 6 частей, названных соответственно 61158-1, 61158-2 и т.д. Часть 1 носит вводный характер, в то время как остальные части ориентированы на сетевую модель OSI (уровни 1, 2 и 7); см. таблицу 1.

Разные части IEC 61158 определяют, среди прочего, множество сервисов и протоколов для обмена информацией между станциями, считающимися полным доступным множеством, из которого делаются отдельные выборки (подмножества) для отдельных полевых систем.

Факт наличия на рынке широкого спектра различных полевых систем закреплен в IEC 61158 определением 10 типов полевых протоколов, обозначенных соответственно Тип 1, Тип 2 и т.д.

PROFIBUS является Типом 3, а PROFInet - Типом 10.

IEC 61158 отмечает, что связь через шины (по определению) возмжна только между теми устройствами, которые используют протоколы одного и того  жетипа.

IEC 61784 носит название «Profile Sets for Continuous and Discrete Manufacturing Relative to Fieldbus Use in Industrial Control Systems» («Множества профилей для непрерывных и дискретных производств, относящихся к использованию полевой шины в промышленных системах управления»). Связь со стандартом IEC 61158 устанавливается вводным комментарием: «Этот международный стандарт (т.е. IEC 61784) на базе IEC 61158 определяет множество зависящих от протокола коммуникационных профилей, предназначенных для проектирования устройств, используемых в коммуникациях на заводском производстве и в управлении процессами».

IEC 61784 показывает, какие подмножества общего множества сервисов и протоколов, определенных в IEC 61158 (и других стандартах), какими полевыми системами используются. Определенные таким образом в зависимости от полевой шины «коммуникационные профили» сведены в «Семейства коммуникационных профилей» («Communication Profile Families (CPF)») в соответствии с их реализацией в каждой полевой системе.

Множества профилей, реализованных в PROFIBUS, обозначены как «Family 3» и имеют подразделы 3/1, 3/2 и 3/3. Таблица 2 показывает их соответствие в PROFIBUS и PROFInet.

 

 
Интерактивные сервисы: Версия для печати
  ОБРАТИТЕ
  ВНИМАНИЕ
  • 



    Версия для печати

    УСЛУГИ
    Главная
    ОБОРУДОВАНИЕ
    Взрывозащищенное:
    Взрывозащищенное:
    Невзрывозащищённое:
    Исполнение:
    +7 (800) 100-100-4 Бесплатная
    линия
      mail@exd.ru
    г. Санкт-Петербург:
    +7 (812) 490-60-45
    mail@exd.ru
     
    г. Тюмень:
    +7 (3452) 55-03-55
    tyumen@exd.ru
     
    г. Минск:
    +375 (17) 286-37-98
    mail@goreltex.by
    г. Москва:
    +7 (495) 989-80-09
    mos@exd.ru
     
    г. Пермь:
    +7 (342) 255-44-88
    perm@exd.ru
     
    г. Киев:
    +38 (044) 223-15-96
    mail@exd.com.ua
    г. Казань:
    +7 (843) 231-82-20
    kazan@exd.ru
     
    г. Хабаровск:
    +7 (4212) 45-60-28
    habarovsk@exd.ru
     
    г. Алматы:
    +7 (727) 357-23-50
    ex@goreltex.kz
    ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ
    производственный партнер R. STAHL    
    ИНН 7806155468 / КПП 780601001
    Адрес завода:
    Россия, г. Санкт-Петербург, ул. 1-ая Конная Лахта, д. 1
    Мы в соцсетях:          
    Сделано в России
    В приведенной здесь информации могут встретиться технические неточности и опечатки. В web-публикацию время от времени вносятся изменения, которые будут отражены в следующих изданиях. В связи с постоянным совершенствованием конструкции, в Вашем оборудовании могут быть незначительные изменения, не отраженные на сайте. ГорэлтEx, "Взрывозащита начинается с нас" являются частью зарегистрированных торговых знаков компании ООО «ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ» (ранее ООО «КОРТЕМ-ГОРЭЛТЕХ»). Запрещается полное или частичное воспроизведение веб-документа любым способом.