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
Hệ thống thông tin công nghiệp4/8/20066.1 Profibus 26.1 Profibus© 2006 - HMS6.1 Profibus1. Giới thiệu chung2. Kiến trúc giao thức3. Kỹ thuật truyền dẫn4. Truy nhập bus5. Dịch vụ truyền dữ liệu6. Cấu trúc bức ₫iện7. PROFIBUS-DP8. PROFIBUS-PA 36.1 Profibus© 2006 - HMS1. 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. 46.1 Profibus© 2006 - HMSBa 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 56.1 Profibus© 2006 - HMSLựa chọn giao thức 66.1 Profibusâ 2006 - HMS2. Kin trỳc giao thc PROFIBUS-FMS PROFIBUS-DP PROFIBUS-PA DP-Profiles PA-Profiles Các chức năng DP mở rộng Giao diện sử dụng FMS-Profiles Các chức năng DP cơ sở Lớp 7 Fieldbus Message Specification (FMS) Lớp 3-6 Không thể hiện Lớp 2 Fieldbus Data Link (FDL) Lớp 1 RS-485/RS-485IS/Cáp quang MBP (IEC 1158-2) 76.1 Profibus© 2006 - HMSCác 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. 86.1 Profibus© 2006 - HMSTương 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 96.1 Profibus© 2006 - HMS3. 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. 106.1 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 là32. 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. [...]... cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệu Lớp vật lý của PROFIBUS qui ₫ịnh về —kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu, — mơi trường truyền dẫn, —cấu trúc mạng và các giao diện cơ học. Hệ thống thông tin công nghiệp 4/8/2006 6.1 Profibus 33 6.1 Profibus © 2006 - HMS 8. Profibus- PA Lớp 1 sử dụng MBP Bổ sung một số qui ₫ịnh chuyên biệt (profiles) PROFIBUS- DP PROFIBUS- PA PLC (DP-Master) PC (DP-Master) I/O... mã hóa bit NRZ. 6 6.1 Profibus © 2006 - HMS 2. Kiến trúc giao thức PROFIBUS- FMS PROFIBUS- DP PROFIBUS- PA DP-Profiles PA-Profiles Các chức năng DP mở rộng Giao diện sử dụng FMS-Profiles Các chức năng DP c¬ së Líp 7 Fieldbus Message Specification (FMS) Líp 3-6 Kh«ng thĨ hiƯn 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... 390Ω-220Ω-390Ω. 17 6.1 Profibus © 2006 - HMS 5. Truy nhập bus (lớp 2) PLC PROFIBUS Các trạm tích cực, Master Các tr ạm thụ động, Slave Vòng token logic giữa các thiết bị Master PC M T PLC M 22 6.1 Profibus © 2006 - HMS Khung UART (FMS,DP) D·y bit trun ®i Start bit (ST) 0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 P 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 0 LSB 2 7 MSB Stop bit (SP) Parity bit (ch½n) 10 6.1 Profibus © 2006... Profibus © 2006 - HMS Giao tiếp giữa các trạm tớ (DXB) DP Master Cấp 1 DP Master Cấp 1 DP Slave (chào hàng) DP Slave (chào hàng) DP Slave (đặt hàng) DP Slave (đặt hàng) DP Slave (đặt hàng) DP Slave (đặt hàng) 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... 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 14 6.1 Profibus © 2006 - HMS Cấu hình DP tiêu biểu 25 6.1 Profibus © 2006 - HMS Phiên bản DP-V2 mở rộng DP-V1 với các chức năng: —Trao ₫ổi dữ liệu giữa... DP-Master 15 6.1 Profibus © 2006 - HMS Cấu hình PA tiêu biểu 20 6.1 Profibus © 2006 - HMS 7. Cấu trúc bức ₫iện (lớp 2) Khung với 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, 1-246 byte dữ liệu: Token: EDFCSDUFCSADASD2LErLESD2 EDFCSFCSADASD1 EDFCSDUFCSADASD3 SADASD4 9 6.1 Profibus © 2006... ₫óng dấu thời gian (time synchronisation, time stamping) —Hỗ trợ giao tiếp qua giao thức HART —Truyền nạp các vùng nhớ lên và xuống —Khả năng dự phòng. 13 6.1 Profibus © 2006 - HMS Cấu hình FMS tiêu biểu 23 6.1 Profibus © 2006 - HMS 8. Profibus- DP PRFIBUS-DP ₫áp ứng các yêu cầu cao về tính năng thời gian thực trong trao ₫ổi dữ liệu dưới cấp trường (ví dụ giữa PLC, PC với DIO, thiết bị ₫o, biến... DP cịn hỗ trợ các dịch vụ khơng tuần hồn, phục vụ tham số hóa, vận hành và chẩn ₫ốn các thiết bị trường thơng minh. Đối chiếu với mơ hình OSI, PROFIBUS- DP chỉ thực hiện các lớp 1 và 2 vì lý do hiệu suất xử lý giao thức và tính năng thời gian. 28 6.1 Profibus © 2006 - HMS Trao ₫ổi dữ liệu tuần hồn Dữ liệu đầu ra Slave 1 Dữ liệu đầu vo Dữ liệu đầu ra Slave 2 Dữ liệu đầu vo Dữ liệu đầu... MBP Bổ sung một số qui ₫ịnh chuyên biệt (profiles) PROFIBUS- DP PROFIBUS- PA PLC (DP-Master) PC (DP-Master) I/O phân tán (DP-Slave) DP/PA-Link (DP-Slave) 16 6.1 Profibus © 2006 - HMS Cấu hình mạng cáp ₫iện tiêu biểu 29 6.1 Profibus © 2006 - HMS Đồng bộ hóa dữ liệu vào/ra Mục ₫ích: Bảo ₫ảm tính nhất quán của dữ liệu cho bài tốn ₫iều khiển Đồng bộ hóa ₫ầu ra: —Lệnh SYNC: Đưa một nhóm... trạm tớ về chế ₫ộ bình thường (₫ọc ₫ầu vào tức thì). 32 6.1 Profibus © 2006 - HMS Chế ₫ộ ₫ẳng thời (isochronous mode) Ứng dụng chủ yếu trong ₫iều khiển các hệ thống chuyển ₫ộng Đáp ứng yêu cầu rất cao về tính thời gian thực, ₫ộ chính xác (₫ộ rung, jitter) tới microgiây Kết hợp chủ/tớ với TDMA. Cần ₫ồng bộ hóa thời gian 19 6.1 Profibus â 2006 - HMS Gửi dữ liệu không xác nhận (SDN) (broadcast) . thiết bị trường 56.1 Profibus 2006 - HMSLựa chọn giao thức 66.1 Profibus 2006 - HMS2. Kin trỳc giao thc PROFIBUS- FMS PROFIBUS- DP PROFIBUS- PA DP-Profiles. vụ truyền dữ liệu6. Cấu trúc bức ₫iện7. PROFIBUS- DP8. PROFIBUS- PA 36.1 Profibus 2006 - HMS1. Giới thiệu chung PROFIBUS (Process Field Bus) ₫ược phát