Hệ thống thông tin công nghiệp 4/8/2006 6.1 Profibus 2 6.1 Profibus © 2006 - HMS 6.1 Profibus 1. Giới thiệu chung 2. Kiến trúc giao thức 3. Kỹ thuật truyền dẫn 4. Truy nhập bus 5. Dịch vụ truyền dữ liệu 6. Cấu trúc bức ₫iện 7. PROFIBUS-DP 8. PROFIBUS-PA 3 6.1 Profibus © 2006 - HMS 1. Giới thiệu chung PROFIBUS (Process Field Bus) ₫ược phát triển tại Đức từ năm 1987 DIN 19245, EN 50 170, IEC 61158, IEC 61784 PROFIBUS không chỉ dừng lại là một hệ thống truyền thông, mà còn ₫ược coi là một công nghệ tự ₫ộng hóa. Một hệ thống bus trường hàng ₫ầu hiện nay, cũng ₫ược sử dụng rất rộng rãi tại Việt Nam Hỗ trợ bởi PROFIBUS Nutzerorganisation (PNO), từ năm 1995 nằm trong PROFIBUS International (PI) với hơn 1.100 thành viên trên toàn thế giới. 4 6.1 Profibus © 2006 - HMS Ba loại giao thức PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification) — Bus hệ thống hoặc bus ₫iều khiển , —Dịch vụ cao cấp, chủ yếu ₫ược sử dụng trong CN chế tạo PROFIBUS-DP (Decentral Peripheral) — Bus trường cấp cao, chủ yếu ghép nối giữa thiết bị ₫iều khiển với vào ra phân tán và một số thiết bị thông minh —Truyền dữ liệu thô, hiệu suất cao — Ứng dụng ₫a năng, trong nhiều lĩnh vực PROFIBUS-PA —Mở rộng PROFIBUS-DP xuống cấp trường cho lĩnh vực công nghiệp chế biến(kỹ thuật truyền dẫn khác) —Ghép nối trực tiếp với thiết bị trường 5 6.1 Profibus © 2006 - HMS Lựa chọn giao thức 6 6.1 Profibus © 2006 - HMS 2. Kiến trúc giao thức PROFIBUS-FMS PROFIBUS-DP PROFIBUS-PA DP-Profiles PA-Profiles C¸c chøc n¨ng DP më réng Giao diÖn sö dông FMS-Profiles C¸c chøc n¨ng DP c¬ së Líp 7 Fieldbus Message Specification (FMS) Líp 3-6 Kh«ng thÓ hiÖn Líp 2 Fieldbus Data Link (FDL) Líp 1 RS-485/RS-485IS/C¸p quang MBP (IEC 1158-2) 7 6.1 Profibus © 2006 - HMS Các lớp dịch vụ và giao thức Lớp ứng dụng của FMS bao gồm hai lớp con —FMS (Fieldbus Message Specification)àmột tập con của chuẩn MMS, ₫ảm nhiệm việc xử lý giao thức và cung cấp các dịch vụ truyền thông, — LLI (Lower Layer Interface)có vai trò trung gian cho FMS kết nối với lớp 2. Lớp liên kết dữ liệu FDL (Fieldbus Data Link): —kiểm soát truy nhập bus — cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệu Lớp vật lý của PROFIBUS qui ₫ịnh về —kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu, — môi trường truyền dẫn, —cấu trúc mạng và các giao diện cơ học. 8 6.1 Profibus © 2006 - HMS Tương thích? FMS và DP có thể chạy trên cùng một ₫ường truyền (cùng cơ sở hạ tầng) Giữa hai mạng FMS và DP không bao giờ cần ghép nối DP và PA cùng dịch vụ sử dụng (trên lớp 7), khác nhau chủ yếu ở lớp vật lý Giữa DP và PA cần ghép nối — DP/PA-Coupler (Bridge) — DP/PA-Link (Gateway) PA ₫ược coi là một ₫oạn mạng của DP 9 6.1 Profibus © 2006 - HMS 3. Kỹ thuật truyền dẫn (lớp 1) Truyền dẫn với RS-485: Tốc ₫ộ truyền thông từ 9,6 kbit/s ₫ến 12 MBit/s Cấu trúc ₫ường thẳng kiểu ₫ường trục/₫ường nhánh (trunk-line/drop-line) hoặc daisy-chain, Tốc ₫ộ truyền từ 1,5 Mbit/s trở lên yêu cầu cấu trúc daisy-chain. Cáp truyền ₫ược sử dụng là ₫ôi dây xoắn có bảo vệ (STP). Hiệp hội PI khuyến cáo dùng cáp loại A. Trở kết thúc có dạng tin cậy (fail-safe biasing ) với các ₫iện trở lần lượt là 390Ω-220Ω-390Ω. 10 6.1 Profibus © 2006 - HMS Chiều dài tối ₫a của một ₫oạn mạng từ 100 ₫ến 1200m, phụ thuộc vào tốc ₫ộ truyền ₫ược lựa chọn. Quan hệ giữa tốc ₫ộ truyền và chiều dài tối ₫a của một ₫oạn mạng ₫ược tóm tắt trong bảng 4.1. Số lượng tối ₫a các trạm trong mỗi ₫oạn mạng là 32. Có thể dùng tối ₫a 9 bộ lặp tức 10 ₫oạn mạng. Tổng số trạm tối ₫a trong một mạng là 126. Chế ₫ộ truyền tải không ₫ồng bộ và hai chiều không ₫ồng thời. Phương pháp mã hóa bit NRZ. [...]... không tuần hon (Truyền thông báo) Gửi dữ liệu không xác nhận (SDN) (broadcast) Dịch vụ tuần hon Gửi v yêu cầu dữ liệu tuần hon (CSRD) Dữ liệu Dữ liệu Trạm n Gửi dữ liệu với xác nhận (SDA) Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu Trạm n+1 Xác nhận Dữ liệu Gửi v yêu cầu dữ liệu (SRD) Dữ liệu Trạm n+2 Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu 6.1 Profibus â 2006 - HMS 19 7 Cu trỳc bc in (lp 2) Khung vi chiu di thụng tin c nh, khụng mang... thụng tin u vo t cỏc trm t v gi cỏc u ra giỏ tr an ton OPERATE: Trm ch ch trao i d liu u vo v u ra tun hon vi cỏc trm t Trm ch cng thng xuyờn gi thụng tin trng thỏi ca nú ti cỏc trm t s dng lnh gi ng lot vo cỏc khong thi gian t trc 6.1 Profibus â 2006 - HMS 27 Trao i d liu tun hon Dữ liệu đầu ra danh sách hỏi tuần tự Slave 1 Dữ liệu đầu vo yêu cầu đáp ứng Dữ liệu đầu ra Slave 1 Dữ liệu đầu vo Dữ liệu. .. di thụng tin c nh, mang 8 byte d liu: SD3 DA SA FC DU FCS ED Khung vi chiu di thụng tin khỏc nhau, 1-246 byte d liu: SD2 LE LEr DA SD2 DA SA FC DU FCS ED SA Token: SD4 6.1 Profibus â 2006 - HMS 20 Ký hiu Tờn y í ngha SD1 SD4 Start Delimiter Byte khi u, phõn bit gia cỏc loi khung SD1 = 10H, SD2=68H, SD3 = A2H, SD4=DCH LE Length Chiu di thụng tin (4-249 byte) LEr Length repeated Chiu di thụng tin nhc... d liu tun hon Dữ liệu đầu ra danh sách hỏi tuần tự Slave 1 Dữ liệu đầu vo yêu cầu đáp ứng Dữ liệu đầu ra Slave 1 Dữ liệu đầu vo Dữ liệu đầu ra Slave 2 Dữ liệu đầu vo Dữ liệu đầu ra Slave n Dữ liệu đầu vo yêu cầu đáp ứng Dữ liệu đầu ra Slave n Dữ liệu đầu vo DP-Master 6.1 Profibus â 2006 - HMS 28 ng b húa d liu vo/ra Mc ớch: Bo m tớnh nht quỏn ca d liu cho bi toỏn iu khin ng b húa u ra: Lnh SYNC: a... (một) 1200 100 0 400 200 6.1 Profibus 100 â 2006 - HMS 11 Truyn dn vi RS-485IS (IS : Intrinsically Safe) c phỏt trin cú th phự hp vi mụi trng ũi hi an ton chỏy n theo ch dn v cỏc qui nh ngt nghốo v mc in ỏp v mc dũng tiờu th ca cỏc thit b ti a 32 trm trong mt on mng RS-485IS Truyn dn vi cỏp quang thớch hp c bit trong cỏc lnh vc cú mụi trng lm vic nhiu mnh hoc ũi hi phm vi ph mng ln Si thy tinh a ch... thụng tin nhc li vỡ lý do an ton DA Destination Address a ch ớch (trm nhn), t 0-127 SA Source Address a ch ngun (trm gi), t 0-126 DU Data Unit Khi d liu s dng FC Frame Control Byte iu khin khung FCS Frame Check Sequence Byte kim soỏt li, HD = 4 ED End Delimiter Byte kt thỳc, ED = 16H 6.1 Profibus â 2006 - HMS 21 Khung UART (FMS,DP) D ãy bit truyền đi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 20 27 LSB M SB 0 b1 b2 b3 b4... 32 trm trong mt on mng RS-485IS Truyn dn vi cỏp quang thớch hp c bit trong cỏc lnh vc cú mụi trng lm vic nhiu mnh hoc ũi hi phm vi ph mng ln Si thy tinh a ch vi khong cỏch truyn ti a 23km v si thy tinh n ch vi khong cỏch truyn cú th trờn 15km Si cht do vi chiu di ti a 80m v si HCS vi chiu di ti a 500m 6.1 Profibus â 2006 - HMS 12 Cu hỡnh FMS tiờu biu 6.1 Profibus â 2006 - HMS 13 Cu hỡnh DP tiờu... vỡ lý do hiu sut x lý giao thc v tớnh nng thi gian 6.1 Profibus â 2006 - HMS 23 Ba phiờn bn DP DP-V0 qui nh cỏc chc nng DP c s: Trao i d liu tun hon Chn oỏn trm, module v kờnh H tr t cu hỡnh vi tp tin GSD DP-V1 b sung cỏc chc nng DP m rng: Trao i d liu khụng tun hon gia PC hoc PLC vi cỏc trm t Tớch hp kh nng cu hỡnh vi EDD (Electronic Device Description) v FDT (Field Device Tool) Cỏc khi chc . chiều dài thông tin cố ₫ịnh, không mang dữ liệu: Khung với chiều dài thông tin cố ₫ịnh, mang 8 byte dữ liệu: Khung với chiều dài thông tin khác nhau,. PROFIBUS không chỉ dừng lại là một hệ thống truyền thông, mà còn ₫ược coi là một công nghệ tự ₫ộng hóa. Một hệ thống bus trường hàng ₫ầu hiện nay,