1 2 N Chu kỳ bus (chu kỳ TDMA)
120Chuẩn khả năng được xỏc
Chuẩn khả năng được xỏc
Với mỗi trạm tớ, trạm chủ gửi một khung yờu cầu và chờ đợi một khung đỏp ứng (bức điện trả lời hoặc xỏc nhận). Thời gian trạm chủ cần để xử lý một lượt danh sỏch hỏi tuần tự chớnh là chu kỳ bus. Đương nhiờn, chu kỳ bus cần phải nhỏ hơn chu kỳ vũng quột của chương trỡnh điều khiển. Thực tế, thời gian cần thiết để truyền 512 bit dữ liệu đầu vào và 512 bit dữ liệu đầu ra với 32 trạm và với tốc độ truyền 12Mbit/s nhỏ hơn 2ms.
Mụ hỡnh DP-Slave hỗ trợ cấu trỳc kiểu module của cỏc thành viờn. Mỗi module được xếp một số thứ tự khe cắm bắt đầu từ 1, riờng module cú số thứ tự khe cắm 0 phục vụ việc truy nhập toàn bộ dữ liệu của thiết bị. Toàn bộ dữ liệu vào/ra của cỏc module được chuyển chung trong một khối dữ liệu sử dụng của trạm tớ. Giao tiếp dữ liệu được giỏm sỏt bởi cả hai bờn trạm chủ và trạm tớ. Bờn trạm tớ sử dụng cảnh giới (watchdog) để giỏm sỏt việc giao tiếp với trạm chủ và sẽ đặt đầu ra về một giỏ trị an toàn, nếu nội trong một khoảng thời gian qui định khụng cú dữ liệu từ trạm chủ đưa xuống.
Đồng bộ húa dữ liệu vào/ra
Trong cỏc giải phỏp điều khiển sử dụng bus trường, một trong những vấn đề cần phải giải quyết là việc đồng bộ húa cỏc đầu vào và đầu ra. Một thiết bị chủ cú thể đồng bộ húa việc đọc cỏc đầu vào cũng như đặt cỏc đầu ra qua cỏc bức điện gửi đồng loạt. Một trạm chủ cú thể gửi đồng loạt (broadcast, multicast) lệnh điều khiển để đặt chế độ đồng bộ cho một nhúm trạm tớ như sau:
• Lệnh SYNC: Đưa một nhúm trạm tớ về chế độ đồng bộ húa đầu ra. Ở chế độ này, đầu ra của tất cả cỏc trạm tớ trong nhúm được giữ nguyờn ở trạng thỏi hiện tại cho tới khi nhận được lệnh SYNC tiếp theo. Trong thời gian đú, dữ liệu đầu ra được lưu trong vựng nhớ đệm và chỉ được đưa ra sau khi (đồng loạt) nhận được lệnh SYNC tiếp theo. Lệnh UNSYNC sẽ đưa cỏc trạm tớ về chế độ bỡnh thường (đưa đầu ra tức thỡ).
121
• Lệnh FREEZE: Đưa một nhúm cỏc trạm tớ về chế độ đồng bộ húa đầu vào. Ở chế độ này, tất cả cỏc trạm tớ trong nhúm được chỉ định khụng được phộp cập nhật vựng nhớ đệm dữ liệu đầu vào, cho tới khi (đồng loạt) nhận được lệnh FREEZE tiếp theo. Trong thời gian đú trạm chủ vẫn cú thể đọc giỏ trị đầu vào (khụng thay đổi) từ vựng nhớ đệm của cỏc trạm tớ. Lệnh UNFREEZE sẽ đưa cỏc trạm tớ về chế độ bỡnh thường (đọc đầu vào tức thỡ).
Tham số húa và chẩn đoỏn hệ thống
Trong trường hợp cú thụng tin chẩn đoỏn, vớ dụ bỏo cỏo trạng thỏi vượt ngưỡng hay cỏc bỏo động khỏc, một DP-Slave cú thể thụng bỏo cho trạm chủ của nú qua bức điện trả lời. Nhận được thụng bỏo, trạm chủ sẽ cú trỏch nhiệm tra hỏi trạm tớ liờn quan về cỏc chi tiết thụng tin chẩn đoỏn.
Để thực hiện truyền nạp cỏc bộ tham số hoặc đọc cỏc tập dữ liệu tương đối lớn, PROFIBUS-DP cung cấp cỏc dịch vụ khụng tuần hoàn là DDLM_Read và DDLM_Write. Trong mỗi chu kỳ bus, trạm chủ chỉ cho phộp thực hiện được một dịch vụ. Tốc độ trao đổi dữ liệu tuần hoàn vỡ thế khụng bị ảnh hưởng đỏng kể. Dữ liệu khụng tuần hoàn được định địa chỉ qua số thứ tự của khe cắm và chỉ số của tập dữ liệu thuộc khe cắm đú. Mỗi khe cắm cho phộp truy nhập tối đa là 256 tập dữ liệu.
Cỏc hàm chẩn đoỏn của DP cho phộp định vị lỗi một cỏch nhanh chúng. Cỏc thụng tin chẩn đoỏn được truyền qua bus và thu thập tại trạm chủ. Cỏc thụng bỏo này được phõn chia thành ba cấp:
• Chẩn đoỏn trạm: Cỏc thụng bỏo liờn quan tới trạng thỏi hoạt động chung của cả trạm, vớ dụ tỡnh trạng quỏ nhiệt hoặc sụt ỏp
• Chẩn đoỏn module: Cỏc thụng bỏo này chỉ thị lỗi nằm ở một khoảng vào/ra nào đú của một module
• Chẩn đoỏn kờnh: Trường hợp này, nguyờn nhõn của lỗi nằm ở một bit vào/ra (một kờnh vào/ra) riờng biệt.
Ngoài ra, phiờn bản DP-V1 cũn mở rộng thờm hai loại thụng bỏo chẩn đoỏn nữa là:
• Thụng bỏo cảnh bỏo/bỏo động liờn quan tới cỏc biến quỏ trỡnh, trạng thỏi cập nhật dữ liệu và cỏc sự kiện thỏo/lắp module thiết bị.
• Thụng bỏo trạng thỏi phục vụ mục đớch bảo trỡ phũng ngừa, đỏnh giỏ thống kờ số liệu,...
Giao tiếp trực tiếp giữa cỏc trạm tớ (DXB)
Trao đổi dữ liệu giữa cỏc trạm tớ là một yờu cầu thiết thực đối với cấu trỳc điều khiển phõn tỏn thực sự sử dụng cỏc thiết bị trường thụng minh. Như ta đó biết, cơ chế giao tiếp chủ-tớ thuần tỳy làm giảm hiệu suất trao đổi dữ liệu cho trường hợp này. Chớnh vỡ thế, phiờn bản DP-V2 đó bổ sung một cơ chế trao đổi dữ liệu trực tiếp theo kiểu chào hàng/đặt hàng giữa cỏc trạm tớ.
122
Như trờn Hỡnh 4.7 minh họa, một trạm tớ (vớ dụ một cảm biến) cú thể đúng vai trũ là “nhà xuất bản” hay “nhà cung cấp” dữ liệu. Khối dữ liệu sẽ được gửi đồng loạt tới tất cả cỏc trạm tớ (vớ dụ một van điều khiển, một biến tần) đó đăng ký với vai trũ “người đặt hàng” mà khụng cần đi qua trạm chủ. Với cơ chế này, khụng những hiệu suất sử dụng đường truyền được nõng cao, mà tớnh năng đỏp ứng của hệ thống cũn được cải thiện rừ rệt. Điều này đặc biệt quan trọng đối với cỏc ứng dụng đũi hỏi tớnh năng thời gian thực ngặt nghốo, hoặc đối với cỏc ứng dụng sử dụng kỹ thuật truyền dẫn tốc độ thấp (vớ dụ MBP).
123
Chế độ đẳng thời
Đối với một số ứng dụng như điều khiển truyền động điện, điều khiển chuyển động, cơ chế giao tiếp theo kiểu hỏi tuần tự hoặc giao tiếp trực tiếp tớ-tớ chưa thể đỏp ứng được đũi hỏi cao về tớnh năng thời gian thực. Vỡ vậy, phiờn bản DP-V2 bổ sung chế độ đẳng thời (isochronous mode), cho phộp thực hiện giao tiếp theo cơ chế chủ/tớ kết hợp với TDMA. Nhờ một thụng bỏo điều khiển toàn cục gửi đồng loạt, toàn bộ cỏc trạm trong mạng được đồng bộ húa thời gian với độ chớnh xỏc tới micro-giõy. Việc giao tiếp được thực hiện theo một lịch trỡnh đặt trước, khụng phụ thuộc vào tải tức thời trờn bus. Do hạn chế được độ rung (jitter), cơ chế này cho phộp phối hợp hoạt động một cỏch chặt chẽ và nhịp nhàng giữa cỏc trạm trờn bus. Một vớ dụ ứng dụng tiờu biểu là bài toỏn điều khiển chuyển động, trong đú trạm chủ đúng vai trũ bộ điều khiển vị trớ và một số trạm tớ là cỏc biến tần với chức năng điều khiển tốc độ động cơ.