ŘPS - PROFIBUS
Ing. Josef Grosman
TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií
Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
1987 – Německo (PNO – PROFIBUS Nutzerorganosation) www.profibus.com Vrstva
7
ISO/OSI Model Aplikační (Application)
6
Prezentační
Protokol PROFIBUS DP aplikační protokol (PROFINET – TCP/IP) Prázdný
(Presentation)
5
Relační
Prázdný
(Session)
4
Transportní (Transport)
3
Síťová (Network)
2
Spojová (Data Link)
1
Fyzická (Physical)
Prázdný (TCP,UDP) Prázdný (IP) PROFIBUS PD přenosový protokol (Ethernet protokol) RS485, MPB, Optická vlákna (Ethernet)
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
1987 – Německo (PNO – PROFIBUS Nutzerorganosation) www.profibus.com Vrstva
7
ISO/OSI Model Aplikační (Application)
6
Prezentační
Protokol PROFIBUS DP aplikační protokol (PROFINET – TCP/IP) Prázdný
Uživatelská vrstva (APP)
Management (FMA7)
(Presentation)
5
Relační
Prázdný
(Session)
4
Transportní (Transport)
3
Síťová (Network)
2
Spojová (Data Link)
1
Fyzická (Physical)
Prázdný (TCP,UDP) Prázdný (IP) PROFIBUS PD přenosový protokol (Ethernet protokol) RS485, MPB, Optická vlákna (Ethernet)
FDL vrstva Management (FMA1,2) PHY vrstva
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS Fyzická vrstva
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS Fyzická vrstva
RS485
(kbit/s)
9,6 19,2 45,45 93,75 1200m 187,5 1000m 500 400m 1500 200m 3000 6000 12000 100m
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS Fyzická vrstva
RS485
(kbit/s)
9,6 19,2 45,45 93,75 1200m 187,5 1000m 500 400m 1500 200m 3000 6000 12000 100m
O k t e t
Start
1
2
3
4
5
6
7
8
Sudá Stop par.
Profibus DP (Decentralized Periphery) Průmyslová automatizace
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS Fyzická vrstva
RS485
(kbit/s)
9,6 19,2 45,45 93,75 1200m 187,5 1000m 500 400m 1500 200m 3000 6000 12000 100m
MBP (Manchester Coding Bus Powered) Synchronní kódování Manchester Napájení zařízení ze sběrnice Jiskrová bezpečnost 31,25 kbit/s
O k t e t
Start
1
2
3
4
5
6
7
8
Sudá Stop par.
Profibus DP (Decentralized Periphery) Průmyslová automatizace
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS Fyzická vrstva
RS485
(kbit/s)
9,6 19,2 45,45 93,75 1200m 187,5 1000m 500 400m 1500 200m 3000 6000 12000 100m
MBP (Manchester Coding Bus Powered) Synchronní kódování Manchester Napájení zařízení ze sběrnice Jiskrová bezpečnost 31,25 kbit/s
O k t e t
Start
1
2
3
4
5
6
7
8
Sudá Stop par.
Profibus DP (Decentralized Periphery) Průmyslová automatizace
0
1
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS Fyzická vrstva
RS485
(kbit/s)
9,6 19,2 45,45 93,75 1200m 187,5 1000m 500 400m 1500 200m 3000 6000 12000 100m
MBP (Manchester Coding Bus Powered) Synchronní kódování Manchester Napájení zařízení ze sběrnice Jiskrová bezpečnost 31,25 kbit/s
O k t e t
Start
1
2
3
4
5
6
7
8
Sudá Stop par.
Profibus DP (Decentralized Periphery) Průmyslová automatizace
0
1 Profibus PA (Process Automation) Procesní automatizace, prostředí s nebezpečím výbuchu
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP Protokol
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP Protokol
Master
Master
Slave
Slave
Slave
Slave
Slave
Master
Slave
Slave
Slave
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP Protokol
Master
Master
Slave
Slave
Slave
Slave
Slave
Master - Slave
Master
Slave
Slave
Slave
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP Protokol Předávání pověření (token passing)
Master
Master
Slave
Slave
Slave
Slave
Slave
Master - Slave
Master
Slave
Slave
Slave
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP Protokol Předávání pověření (token passing)
Master
Master
Slave
Slave
Slave
Slave
Slave
Master
Slave
Slave
Slave
Master - Slave DP Master Class 1 (DPM1) – řídicí stanice, realizuje cyklickou komunikaci se Slavy DP Master Class 2 (DPM2) – řídicí stanice, realizuje monitorování a diagnostiku DP Slave – periferní zařízení
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP Protokol – formáty rámců
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP Protokol – formáty rámců
Klid min. 33 bitů
Rámec požadavku (žádost o data)
Rámec odpovědi (potvrzení)
Mezi oktety nesmí být žádné mezery
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP Protokol – formáty rámců
Klid min. 33 bitů
Rámec požadavku (žádost o data)
Rámec odpovědi (potvrzení)
Mezi oktety nesmí být žádné mezery Normální odpověď Zkrácená odpověď (SC – E5H) Bez odpovědi (na skupinový požadavek)
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP Protokol – formáty rámců
Klid min. 33 bitů
Rámec požadavku (žádost o data)
Rámec odpovědi (potvrzení)
Mezi oktety nesmí být žádné mezery
SD | DA | SA | ...... | ED
Normální odpověď Zkrácená odpověď (SC – E5H) Bez odpovědi (na skupinový požadavek)
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP Protokol – formáty rámců
Klid min. 33 bitů
Rámec požadavku (žádost o data)
Rámec odpovědi (potvrzení)
Mezi oktety nesmí být žádné mezery
SD | DA | SA | ...... | ED
Normální odpověď Zkrácená odpověď (SC – E5H) Bez odpovědi (na skupinový požadavek)
SD (Start Delimiter) - Startovací znak (10H,68H,A2H,DCH) DA (Desinatoion Address) - Adresa cíle SA (Source Address) - Adresa zdroje ED (End Delimiter) - Koncový znak (16H)
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP Protokol – formáty rámců
Klid min. 33 bitů
Rámec požadavku (žádost o data)
Rámec odpovědi (potvrzení)
Mezi oktety nesmí být žádné mezery
SD | DA | SA | ...... | ED
Normální odpověď Zkrácená odpověď (SC – E5H) Bez odpovědi (na skupinový požadavek)
SD (Start Delimiter) - Startovací znak (10H,68H,A2H,DCH) DA (Desinatoion Address) - Adresa cíle SA (Source Address) - Adresa zdroje ED (End Delimiter) - Koncový znak (16H)
0x10 00010000 0x68 01101000 0xA2 10100010 0xDC 11011100 0xE5 11100101 HD = 4
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP Protokol – formáty rámců
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP Protokol – formáty rámců požadavek
odpověď
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP Protokol – formáty rámců požadavek
odpověď
Rámec pověření SD4 SA DA DCH
Bez odpovědi
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP Protokol – formáty rámců požadavek
odpověď
Rámec pověření Bez odpovědi
SD4 SA DA DCH
Rámec bez dat SD1 SA DA FC FCS ED 10H
FCS – kontrolní součet FC – řídicí pole
SD1 SA DA FC FCS ED SC
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP Protokol – formáty rámců požadavek
odpověď
Rámec pověření Bez odpovědi
SD4 SA DA DCH
Rámec bez dat SD1 SA DA FC FCS ED
SD1 SA DA FC FCS ED
10H
SC
Rámec s pevnou délkou dat (8 bytů) SD3 SA DA FC
data
A2H
FCS – kontrolní součet FC – řídicí pole
FCS ED
SD3 SA DA FC
data
FCS ED
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP Protokol – formáty rámců požadavek
odpověď
Rámec pověření Bez odpovědi
SD4 SA DA DCH
Rámec bez dat SD1 SA DA FC FCS ED
SD1 SA DA FC FCS ED
10H
SC
Rámec s pevnou délkou dat (8 bytů) SD3 SA DA FC
data
FCS ED
SD3 SA DA FC
data
FCS ED
A2H
Rámec s proměnnou délkou dat SD2 LE LEr SA DA FC
data
FCS ED
SD2 LE LEr SA DA FC
68H
FCS – kontrolní součet FC – řídicí pole
LE - délka LEr – délka, opakovaně
data
FCS ED
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Master (DPM1)
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Master (DPM1) Stavy STOP – neprobíhá výměna dat CLEAR – DPM1 čte vstupy, výstupy drží v bezpečném stavu OPERATE – probíhá cyklická výměna dat
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Master (DPM1) Stavy STOP – neprobíhá výměna dat CLEAR – DPM1 čte vstupy, výstupy drží v bezpečném stavu OPERATE – probíhá cyklická výměna dat Pověření – od nejnižší adresy ( … předchozí, aktuální, náledující …)
PS
AS
NS
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Master (DPM1) Stavy STOP – neprobíhá výměna dat CLEAR – DPM1 čte vstupy, výstupy drží v bezpečném stavu OPERATE – probíhá cyklická výměna dat Pověření – od nejnižší adresy ( … předchozí, aktuální, náledující …)
PS
TTR – vymezená doba pro oběh pověření TRR – doba od předchozího předání pověření TTH = TTR – TRR – doba pro uskutečnění relací
AS
NS
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Master (DPM1) Stavy STOP – neprobíhá výměna dat CLEAR – DPM1 čte vstupy, výstupy drží v bezpečném stavu OPERATE – probíhá cyklická výměna dat Pověření – od nejnižší adresy ( … předchozí, aktuální, náledující …)
PS
TTR – vymezená doba pro oběh pověření TRR – doba od předchozího předání pověření TTH = TTR – TRR – doba pro uskutečnění relací
AS
NS
Prohledává adresový prostor mezi AS a NS v intervalech GAP. Zjistí-li nový Master, zařadí jej do logického kruhu jako novou NS
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Master (DPM1) Stavy STOP – neprobíhá výměna dat CLEAR – DPM1 čte vstupy, výstupy drží v bezpečném stavu OPERATE – probíhá cyklická výměna dat Pověření – od nejnižší adresy ( … předchozí, aktuální, náledující …)
PS
TTR – vymezená doba pro oběh pověření TRR – doba od předchozího předání pověření TTH = TTR – TRR – doba pro uskutečnění relací
Sleduje dění na sběrnici -udržuje seznam aktivních stanic a typ - ze stanic Master aktualizuje logický kruh
AS
NS
Prohledává adresový prostor mezi AS a NS v intervalech GAP. Zjistí-li nový Master, zařadí jej do logického kruhu jako novou NS
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Master (DPM1) Stavy STOP – neprobíhá výměna dat CLEAR – DPM1 čte vstupy, výstupy drží v bezpečném stavu OPERATE – probíhá cyklická výměna dat Pověření – od nejnižší adresy ( … předchozí, aktuální, náledující …)
PS
TTR – vymezená doba pro oběh pověření TRR – doba od předchozího předání pověření TTH = TTR – TRR – doba pro uskutečnění relací
Sleduje dění na sběrnici -udržuje seznam aktivních stanic a typ - ze stanic Master aktualizuje logický kruh
AS
NS
Prohledává adresový prostor mezi AS a NS v intervalech GAP. Zjistí-li nový Master, zařadí jej do logického kruhu jako novou NS Neodpoví-li Slave i po nastaveném počtu opakování, vyřadí jej
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Slave
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Slave Etapy přenosu DPM1 – DP Slave (stavy Slave) - parametrizace – nastavení standardních parametrů (změna adresy Slavu, WDT, povolení synchronizačních režimů) - kontrola konfigurace - cyklická výměna dat
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Slave Etapy přenosu DPM1 – DP Slave (stavy Slave) - parametrizace – nastavení standardních parametrů (změna adresy Slavu, WDT, povolení synchronizačních režimů) - kontrola konfigurace - cyklická výměna dat
Synchronizační režimy pro skupiny Slavů SYNC – pro výstupy ukončení: UNSYNC
FREEZ – pro vstupy ukončení: UNFREEZ
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Slave Etapy přenosu DPM1 – DP Slave (stavy Slave) - parametrizace – nastavení standardních parametrů (změna adresy Slavu, WDT, povolení synchronizačních režimů) - kontrola konfigurace - cyklická výměna dat
Slave
Výstupy
Slave
Výstupy
Slave
Výstupy
Master
Synchronizační režimy pro skupiny Slavů SYNC – pro výstupy ukončení: UNSYNC
FREEZ – pro vstupy ukončení: UNFREEZ
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Slave Etapy přenosu DPM1 – DP Slave (stavy Slave) - parametrizace – nastavení standardních parametrů (změna adresy Slavu, WDT, povolení synchronizačních režimů) - kontrola konfigurace - cyklická výměna dat
Slave
Výstupy
Slave
Výstupy
Slave
Výstupy
Master
Synchronizační režimy pro skupiny Slavů SYNC – pro výstupy ukončení: UNSYNC
FREEZ – pro vstupy ukončení: UNFREEZ
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Slave Etapy přenosu DPM1 – DP Slave (stavy Slave) - parametrizace – nastavení standardních parametrů (změna adresy Slavu, WDT, povolení synchronizačních režimů) - kontrola konfigurace - cyklická výměna dat
Slave
Výstupy
Slave
Výstupy
Slave
Výstupy
Master
Synchronizační režimy pro skupiny Slavů SYNC – pro výstupy ukončení: UNSYNC
FREEZ – pro vstupy ukončení: UNFREEZ
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Slave Etapy přenosu DPM1 – DP Slave (stavy Slave) - parametrizace – nastavení standardních parametrů (změna adresy Slavu, WDT, povolení synchronizačních režimů) - kontrola konfigurace - cyklická výměna dat
Slave
Výstupy
Slave
Výstupy
Slave
Výstupy
Master
Synchronizační režimy pro skupiny Slavů SYNC – pro výstupy ukončení: UNSYNC
FREEZ – pro vstupy ukončení: UNFREEZ
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Slave Etapy přenosu DPM1 – DP Slave (stavy Slave)
SYNC
- parametrizace – nastavení standardních parametrů (změna adresy Slavu, WDT, povolení synchronizačních režimů) - kontrola konfigurace - cyklická výměna dat
Slave
Výstupy
Slave
Výstupy
Slave
Výstupy
Master
Synchronizační režimy pro skupiny Slavů SYNC – pro výstupy ukončení: UNSYNC
FREEZ – pro vstupy ukončení: UNFREEZ
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Slave Synchronizační režimy pro skupiny Slavů
Etapy přenosu DPM1 – DP Slave (stavy Slave) - parametrizace – nastavení standardních parametrů (změna adresy Slavu, WDT, povolení synchronizačních režimů) - kontrola konfigurace - cyklická výměna dat
Slave
Výstupy
Slave
Výstupy
Master
Slave
Výstupy
SYNC – pro výstupy ukončení: UNSYNC
FREEZ – pro vstupy ukončení: UNFREEZ
Vstupy
Slave
Master Vstupy
Slave
Vstupy
Slave
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Slave Synchronizační režimy pro skupiny Slavů
Etapy přenosu DPM1 – DP Slave (stavy Slave) - parametrizace – nastavení standardních parametrů (změna adresy Slavu, WDT, povolení synchronizačních režimů) - kontrola konfigurace - cyklická výměna dat
Výstupy
Slave
Výstupy
Master
Slave
Výstupy
FREEZ – pro vstupy ukončení: UNFREEZ
Vstupy
Slave
FREEZ
Slave
SYNC – pro výstupy ukončení: UNSYNC
Master Vstupy
Slave
Vstupy
Slave
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Slave Synchronizační režimy pro skupiny Slavů
Etapy přenosu DPM1 – DP Slave (stavy Slave) - parametrizace – nastavení standardních parametrů (změna adresy Slavu, WDT, povolení synchronizačních režimů) - kontrola konfigurace - cyklická výměna dat
Slave
Výstupy
Slave
Výstupy
Master
Slave
Výstupy
SYNC – pro výstupy ukončení: UNSYNC
FREEZ – pro vstupy ukončení: UNFREEZ
Vstupy
Slave
Master Vstupy
Slave
Vstupy
Slave
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Slave Synchronizační režimy pro skupiny Slavů
Etapy přenosu DPM1 – DP Slave (stavy Slave) - parametrizace – nastavení standardních parametrů (změna adresy Slavu, WDT, povolení synchronizačních režimů) - kontrola konfigurace - cyklická výměna dat
Slave
Výstupy
Slave
Výstupy
Master
Slave
Výstupy
SYNC – pro výstupy ukončení: UNSYNC
FREEZ – pro vstupy ukončení: UNFREEZ
Vstupy
Slave
Master Vstupy
Slave
Vstupy
Slave
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Slave Synchronizační režimy pro skupiny Slavů
Etapy přenosu DPM1 – DP Slave (stavy Slave) - parametrizace – nastavení standardních parametrů (změna adresy Slavu, WDT, povolení synchronizačních režimů) - kontrola konfigurace - cyklická výměna dat
Slave
Výstupy
Slave
Výstupy
Master
Slave
Výstupy
SYNC – pro výstupy ukončení: UNSYNC
FREEZ – pro vstupy ukončení: UNFREEZ
Vstupy
Slave
Master Vstupy
Slave
Vstupy
Slave
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PROFIBUS DP – Slave Synchronizační režimy pro skupiny Slavů
Etapy přenosu DPM1 – DP Slave (stavy Slave) - parametrizace – nastavení standardních parametrů (změna adresy Slavu, WDT, povolení synchronizačních režimů) - kontrola konfigurace - cyklická výměna dat
Slave
Výstupy
Slave
Výstupy
Master
Slave
Výstupy
SYNC – pro výstupy ukončení: UNSYNC
FREEZ – pro vstupy ukončení: UNFREEZ
Vstupy
Slave
Master Vstupy
Slave
Vstupy
Slave
ŘPS - PROFIBUS Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
