Készítette: Dr. Füvesi Viktor 2015. 3.
o ZH eredmények o Buszrendszerek o ISO-OSI hétrétegű modell o Számítógép hálózatok o Soros kommunikáció o Párhuzamos kommunikáció o HART o Terepi buszok o Szenzor buszok
Neptun kód N5D3X1 VSDZWK ASFB3Y IIE2XY PRG58R A3FN9Z YJ4UCO JRM2G4 CA599X FYRTND
Érdemjegy 1 4 2 2 4 1 2 1 1
Integrált nyitott rendszer felépítése (IOS)
Üzleti tervezés
Szimuláció Folyamat tervezés CAD/CAM Dokumentáció
Pénzügyi terv Emberi erőforrás Eladás tervezés
Információs sztráda
Mérnöki irányítás
DCS PLC PC Hajtások
Folyamatirányítás
Termék menedzselés
Termék terítés Minőség ellenőrzés Folyamat optimálás Felügyelet
Hierarchikus buszrendszer Busz:
Az a jelátviteli rendszer, amelyik szabványos mechanikai és elektromos jellemzőkkel (vezetéktípusa, csatlakozók, stb.) és vezérelt adatátvitellel (protokoll) rendelkezik. Vállalatirányítási rendszer buszok
Mit szállítanak a buszok:
• adatokat, • vezérlési információkat, • programokat
Vállalati információs rendszer
SCADA, DCS buszok Felügyeleti rendszer
Átfedések Közvetlen digitális vezérlő rendszer
Technológiai kapcsolat: távadók, beavatkozók, kétállapotú elemek
PLC buszok Terepi buszok
A kommunikáció jellemzése Csatlakozó elemek • Számítógép-számítógép • Számítógép és intelligens eszköz • Eszközök eszközökkel
Távolság Átvitel
• Helyi • Távoli • Párhuzamos • Soros
Átviteli mód • Aszinkron • Szinkron
Átvitt mennyiség • Karakterenként • Tömegben
Definíciók Adatátviteli sebesség • bps, Kbps, Mbps, Gbps • 75; 110; 150; 300; 600; 1200; 2400; 4800; 9600; 19200 bps; 31.25 kbps; 1Mbps; 10 Mbps; 100 Mbps; 1 Gbps
Átviteli mód • Szimplex SX • Full duplex FDX • Half duplex HDX
Vezérelt adatátvitel – Protokoll • • • •
Nem válaszjeles Válaszjeles Determinisztikus Nem determinisztikus
A kezdet
HDLC - High-level Data Link Control protocol 01111110
Address Control
Bitek és keretformátum
Start:
7Eh
Cím:
8 bit
Data
CRC
01111110
Vezérlés: 8 bit: sorszám, nyugtázás Adat:
n bit
CRC:
CRC – CCITT generál polinom használatával
Stop:
7Eh
MODBUS MODICON cég vezette be 1979-ben, mint ipari hálózati protokollt.
Master Slave Protokoll
host gép, PLC, DCS, egyéb több PLC, számítógép, távadó, szelepvezérlő, stb. (max. 247) kérés válasz jellegű
Üzenetváltás
Master egység
elem címe
elem címe
funkció kód
funkció kód
n x adatbájt
n x adatbájt
hiba ellenőrzés
hiba ellenőrzés
Slave egység
Jellemzők HW felület RS-232, RS-422, RS-423, RS-485
Adatátviteli sebesség 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400 bps
Átviteli forma ASCII RTU
8 bites 7 bites
Átviteli közeg Rézvezető, rádiós kommunikáció, mikrohullám, stb.
Adat továbbítás Adat 7 illetve 8 bit Protokoll - ASCII Start
Cím
Funkció
Adat
LRC
CRLF
Lezáró karakterek 2 bájt (LRC Lo és LRC Hi) n x adat 4-5. bájt: írás, olvasás, stb. utasítások 2-3. bájt: az aktuális eszköz címe 1. bájt: „:” – mindig 3Eh
ISO-OSI hétréteges modell Interfész-kapcsolat a különböző modulok között ugyanabban az egységben Protokollok -kapcsolat a különböző egységek között (ugyanabban a modulban) 7
Alkalmazói
6
Megjelenítési
5
Viszony
4
Átviteli
3
Hálózati
2 1
Adatkapcsolati Fizikai
Alkalmazói rétegek
Adatátviteli rétegek
1-Fizikai réteg • • • •
Definiálja a fizikai közeg részére a villamos és mechanikai jellemzőket Beállításokat definiál Csatlakoztatást, leválasztást ad meg a fizikai rétegen Kommunikációs vonalakat definiál
Szabványok •
X.25, Ethernet; RS-232; RS-422; RS-423; RS-485; V.24/V28
2-Adatkapcsolati réteg • • •
Biztosítja a hibamentes kapcsolatot a fizikai réteghez, üzenetkeretet ad, hibát detektál és javít A megfelelő csatorna hozzáférést és használatot menedzseli Biztosítja az átvitt adat megfelelő sorrendjét
Szabványok •
ISO-HDLC; IBM-SDLC
3-Hálózati réteg • • •
Címek és útvonalak megadása Kommunikációs utak beállítása Átvitel ellenőrzés
Szabványok •
Telnet, Arpanet
4-Átviteli réteg • •
A kommunikációs végpontok közötti vezérlésről gondoskodik A biztonságos adatcserét kezeli
•
DEC-DNA; IBM-SNA
Szabványok
5-Viszonyréteg • •
Az eszköz- és rendszer -független átvitelt biztosítja Interfész (logikai átvitel biztosítása)
6-Megjelenítési réteg •
Biztosítja a kódolt adat átvitelét a kommunikációs csatornán keresztül a felhasználó számára
7-Alkalmazói réteg •
Biztosítja a felhasználói szolgáltatást, a fájl átvitelt, a fájlok távoli elérését, a DBMS-t
FTP
Hálózat típusok LAN Olcsó átviteli közegek és modemek (csavart érpár, koaxiális kábel, üvegszál, stb.) Nagy adatátviteli sebesség egészen Gbps értékekig Jó kapcsolatkialakítási lehetőségek Nincs vezérlő eszköz (legfeljebb az adminisztráló eszköz) Minden eszköz a rendszerben saját címmel rendelkezve ad és vesz A fizikai és az adatkapcsolati rétegeket használja
MAN Metropolitan Area Network - 50 km
WAN Wide Area Network - Világot átfogó
IEEE 802.xx IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers)
IEEE 802. IEEE 802.1. Bevezetés és definíciók IEEE 802.2. Logical Link Control (LLC) IEEE 802.3. CSMA/CD 1980 Xerox, Intel, DEC Ethernet
IEEE 802.4. Token bus General Motors LAN 1-10 Mbps IEEE 802.5. Token ring IBM LAN 1-4-16 Mbps IEEE 802. 11 Wireless Ethernet
C2
C1
C4 C3
Elemek
Kapcsolódás módja
1- Számítógépek
1 – Host - Terminal típusú
2- Hálózati kártyák
2 - Pont pont kapcsolat típusú
3- Kábelek Koaxiális UTP, STP Optikai Rádió Mikrohullámú Szatellit
3 - Kliens-szerver típusú Szerver típusok: fájl nyomtató név stb.
Ethernet 1973ban a Xerox cég (Corporation’s Palo Alto Research Centre) kutatója Bob Metcalfe tervezte és tesztelte az Ethernet hálózatot (Számítógép-nyomtató)
CSMA/CD
Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection Hogyan működik?
Ethernet korlátok Jelismétlők Repeaters Bridges Hidak Routers Útválasztók Gateways Átjárók Hubs Hubok Switches Kapcsolók Mixed systems Kevert rendszerek
7 Application 6 Presentation 5
Session
4 Transport 3
Network
Útválasztők
2
Data link
Kapcsolók
1
Physical
Hubok
Jelismétlő (repeater) Az első népszerű Ethernet kialakítás vékony koaxiális kábellel valósult meg. Maximális kábelhossz 500 m, de a szegmenseket össze kell kötni. Címzés !
Repeater
Ethernet hálózatban • számítógépek a szegmensekben • busz topológiában • ugyanaz a protokoll • különböző címek
Hub Definíció: keresztül több a protokollal
A hub egy kisméretű, egyszerű, olcsó eszköz, amelyiken számítógép összekapcsolható, amennyiben ugyanazzal üzemelnek.
A hub vagy egy kapcsoló átadja az üzenetcsomagokat egyik szegmensből a másikba, de nem képes útvonalválasztást végezni.
Switch1
Hub
Backbone
Switch1
Hub
Egy kevert hálózat hubokkal és kapcsolókkal
Kapcsoló - Switch Definíció:
A hálózati kapcsoló egy olyan egyszerű elem, amelyen keresztül több számítógép kapcsolódhat egymáshoz ugyanazon a hálózati protokollon keresztül. A kacsoló az adatkapcsolati rétegen (DDL) üzemel.
Híd - Bridge A legtöbb Ethernet LAN kapcsolat ezeken a hidakon keresztül valósul meg. Az átviteli híd kezeli a címtáblát, amelyet először összeállít.
Számítógép-A
Számítógép-B
Szegmens-B
Szegmens-A Hub Szegmens-C
LAN kapcsoló Szegmens-D
Számítógép-C Számítógép-D
Tanulás
Átvitel
Szűrés
Továbbítás
Útvonalválasztó - Router Definíció: képes
Az útvonalválasztó az az eszköz, amelyiken keresztül több hálózat együttműködni. Gyakorlatilag ez egy három réteges átjáró, amelyik a hálózati rétegen üzemel.
Internet R2
Hub
Router
Hub
R1
R3 R6
R4
R7 Két cím: • következő • végső (célcím)
R5 R9 R8
Átjáró - Gateway Definíció:
Az átjáró egy általánosan használt két hálózat összekapcsolására alkalmas eszköz. Jellemzője, hogy saját programmal rendelkezik (tehát önálló hardver és szoftver). Az implementálástól függően az ISO-OSI modell több rétegén is üzemelhet.
Gateway
Különböző operációs rendszer, különböző protokoll, különböző címzési mód
Számítógépes hálózat”
Busz
Teljes (pont-pont)
Fa
Csillag
Gyűrű
Speciális
A kezdetek 4-20 mA analóg jeltovábbítás • • • •
Áramhurok 1 adó, 1 vevő ~ 1000 m Szabályozás a műszerszobából
RS-232 digitális jelátvitel • Gond a földvezetékkel • 1 adó, 1 vevő • ~ 15 m, 38,4 kbps
RS-422 digitális jelátvitel • Differenciális • 1 adó, 10 vevő • ~ 1200 m, 90 kbps
RS-485 digitális jelátvitel • Differenciális • 32 adó, 32 vevő • ~ 1200 m, 90-500 kbps
RS-232 EIA RS-232C Single Ended Data Transmission (bevezetve 1962-ben) Terminal Equipment and Data Communication Equipment Employing Serial Binary Data Interchange
Tx
~ ~
Adat be
~ ~
• • • • •
Kiegyenlítetlen kapcsolás Kimeneti feszültségszint: Vevő oldal: Adatátviteli sebesség: Kábelhossz:
Rx
Adat ki
Egy adó és egy vevő!
egyvezetékes nincs jel = +5…+15 V; van jel= -5…-15 V nincs jel 3 V; van jel -3 V max. 20 kbps max. 20m
Jellemzők +15 V
MSB LSB 0 10 0 0 0 0 1 0 1 1
+3 V -3 V
-15 V
Start
Adat Paritás Stop (1 vagy 2)
Jellemzők: • Nagy a használt feszültségszint (sebességi gondok az illesztéssel) • Az egyvezetékes csatlakoztatás miatt földelési gondok • Multidroppos illesztést nem definiál a szabvány • Különböző a bekötés DTE és DCE illesztésnél • A kézfogásos üzemmódhoz sok vezeték szükséges • A csatlakozó „lábak” bekötését definiálja a szabvány, de az összeköttetésnál lehetnek „gondok”.
DB9S csatlakozó
1 6
2 7 3 8
4 9 5
DCD
Data Carrier Detect
DSR
Data Set Ready
RD
Receive Data line
RTS
Request To Send
TD
Transmit Data line
CTS
Clear To Send
DTR
Data Terminal Ready
RI GND
Ring Indicator
GrouND
RS-422 EIA RS-422 Differential Data Transmission Electrical Characteristics of Balanced Voltage Digital Interface Circuit
~ ~
Data in
Tx
Rx
Data out
~ ~
• Kiegyenlített áramkör • Kimeneti feszültségszint: • Vevő oldal: mV • Adatátviteli sebesség: • Kábelhossz:
kétvezetékes - 7 V to +7 V -200 mV to +200 10 Mbps max. 1200 m
Egy adó és 10 vevő! Lezáró ellenállás!
RS-485 EIA RS-485 Bidirectional Balanced Data Transmission Electrical Characteristics of Bidirectional Balanced Voltage Digital Interface Circuit Slave-n
Master
~ ~
Adat be
Tx
Adat be
Rx
Adat ki
~ ~
Tx
Slave-1 Adat ki
• • • • •
Rx
Kétirányú, kiegyenlített áramkör Kimeneti feszültségszint: - 7 V to +7 V Vevő oldal: -200 mV to +200 mV Adatátviteli sebesség: 10 Mbps Kábelhossz: max. 1200 m
1 adó és 32 vevő
DB9S csatlakozó
1 6 2 7 3 8
4 9 5
Tx+
Tx:
Transmit Data Line
RTS+
Rx:
Receive Data Line
Tx-
RTS:
Request to Send
RTS-
CTS:
Clear to Send
Rx+
GND:
Ground
CTS+ RxCTS+
GND
RS-485 topológia: • Margaréta • Csillag
Jellemzők
RS-232
RS-423
RS-422
RS-485
Működési mód
Single-ended
Single-ended
differential
differential
Adók és vevők száma egy vonalon
1 adó 1 vevő
1 adó 10 vevő
1 adó 10 vevő
1 adó 32 vevő
Kábelhossz max. [m]
16
1200
1200
1200
Adatátviteli sebesség max. (12 – 1200 m RS422/RS485)
20kb/s
100kb/s
10Mb/s100Kb/s
10Mb/s100Kb/s
Adó kimeneti feszültség max.
+/-25V
+/-6V
-0.25V to +6V
-7V to +12V
Adó kimeneti jelszint (terhelt)
+/-3.6V
+/-2.0V
+/-1.5V
Adó kimeneti jelszint (terheletlen)
+/-5V … +/15V +/-25V
+/-6V
+/-6V
+/-6V
Adó impedancia (Ohms)
3k-7k
>=450
100
54
Adó kimeneti áram (Z állapotban) Power On
N/A
N/A
N/A
+/-100uA
Adó kimeneti áram (Z állapotban) Power Off
+/-100uA
+/-100uA
+/-100uA
Slew Rate (Max.)
+/-6mA @ +/2V 30V/uS
Állítható
N/A
N/A
Vevő bemeneti feszültség tartomány
+/-15V
+/-12V
-10V … +10V
-7V…+12V
Vevő bemeneti érzékenység
+/-3V
+/-200mV
+/-200mV
+/-200mV
Vevő bemeneti ellenállás (Ohms), (1 terhelés RS485 esetén)
3k to 7k
4k min.
4k min.
>=12k
IEEE-488 IEEE 488
Hewlett Packard Interface Bus (HPIB IEC-625) 1965-ben General Purpose Interface Bus (GPIB) 1975-ben
Az eszközök lehetnek: • Beszélő -Talker, • Hallgató - Listener, • Vezérlő - Controller A rendszer: • bájt soros, • bit párhuzamos, • aszinkron Buszok: • Adatbusz (8 bit) DB • Adatátviteli vezérlő busz (három jel) DTCB • Általános vezérlő busz (öt jel) GCB
Vezérlő és adatátviteli jelek DTCB
GCB
D00-D07 DAV NFR D NDA IFC C ATN SRQ REN EOI
• • • • • • • • •
Controller, Talker, Listener
Talker, Listener
Listener
Listener
Számítógép
Voltmérő
Függvénygenerátor
Nyomtató
DIO1 - DI08 1-4 / 13-16 controller/talker 8-bit data/command lines NRFD (Not ready for data) 7 Listeners Handshake line NDAC (No Data Accepted) 8 Listeners Handshake line DAV (Data valid) 6 controller/talker handshake line ATN (attention) 11 controller distinguishes commands from data SRQ (Service Request) 10 any device used to request service from the controller IFC (Interface clear) 9 controller initializes the GPIB bus REN (remote enable) 17 controller places device in remote mode EOI (End or Identify) 5 controller/talker marks end of message or (with ATN) signals parallel poll by controller
Lineáris és csillag struktúra
A eszköz
D eszköz A eszköz
B eszköz C eszköz
Lineáris
B eszköz C eszköz
Csillag elrendezés
IEEE szabványok Jellemzők • Egységek száma: • Logika: • Meghajtó: • Vevő:
15 Inverz VOL 0,5 V (48 mA nyelő áram) VOL> 2,4 V (5.2 mA forrás áram) VIH 2 V VOL 0,8 V 1 Mbájt/s (eszköznél 1 m, összesen 10
• Max. sebesség: m) • Kábelhossz: max. 20 m • Kábelhossz 2 egységnél: 2 m
IEEE 488.1-2003 Standard For Higher Performance Protocol for the Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation
IEEE 488.2-1992 (megújítva 2004-ben) Standard Codes, Formats, Protocols, and Common Commands For Use With IEEE-488.1
SCPI The latest SCPI Standards are published by the SCPI Consortium
Van-e más lehetőség? Igen, de…. (Intelligens hibrid rendszerek) • fejlesztés: ötvözni az analóg és digitális technikát, • a gyártók azonnal léptek, • a gyártók szerepe, • AMS rendszerek megjelenése, • gyártófüggetlen alkalmazások. Digitális jel
Szabályozó „valami digitális ”
4-20 mA
4-20 mA
Beavatkozó
Távadó
Digitális jel
Szabályozó 4-20 mA
4-20 mA
Szabályozó 4-20 mA
HART rendszer
4-20 mA
Műszerszoba 4-20 mA + digitális
Távadó
4-20 mA + digitális
Beavatkozó
Távadó
Technológia Beavatkozó
Analóg és digitális kommunikáció Highway Addressable Remote Transducer – Buszon címezhető terepi távadó Master-Slave kommunikáció (kivéve a burst kommunikáció) két Master lehet (egy vezérlő és egy kommunikátor), (burst: a Master …tól – ig időtartamig engedélyezi az eszközt az adatküldésre)
Jel frekvencia: Bell 202 típusú frekvencia moduláció (standard frequency shift key – FSK) logikai 1 – 1200 Hz, logikai 0 – 2400 Hz
4-20 mA + digitális jel
Vezérlő
Több távadó egy vezetékpáron Csatlakoztatható elemek száma: 15 Multidrop communication Multidrop üzemmódban nincs 4-20 mA jel, minden távadó 4 mA-es Vezérlő
Aktív és passzív távadók egy rendszerben
Kétvezetékes távadó + 24 V
+ 24 V + Távadó passzív -
Távadó
TE
Rt = 230…1100
TE
Rt
0V
0V
Távadó aktív
+ Távadó passzív Távadó aktív
Adat és protokoll formátum
Adat 0
Protokoll
D0
Start bit
Preamble
D1
D2
D3
D4
D5
8 adat bit (először az LSB) STRT
ADDR
COMM
D6
D7
P
1
paritás Stop bit páratlan
BCNT (STATUS) (DATA)
CKSM
Ellenőrző összeg Adat - max. 25 bájt (ha van) Elem és kommunikáció állapot – 2 bájt (csak az elemtől a controller irányban, válaszkor) Bájt számláló (ezt követő bájtok száma, kivéve CKSM) Utasítás Cím (forrás és cél) – 1 bájt (rövid keret); 2 bájt (hosszú keret) Indító (Start) karakter (M-S: 02 v 82; S-M: 06 v 86; BM: 01 v 81 Bevezető karakter 3 vagy több hexadecimális FF (a vevő modem szinkronizálásához)
Utasítások M inden parancsnak rendelkezik egy bájtos azonosítóval (max. 256 parancs) Bővítés miatt még egy bájt rendelkezésre áll, 254 utasítással, azaz max. 510 utasítás lehetséges
3 csoport: Univerzális utasítások Általános utasítások Eszköz specifikus utasítások Univerzális utasítások (minden eszköznek értenie kell) Utasítások számozása: 0, 1, 2, 3, 6, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 33, stb. 0 – Gyártmány jellemzők: 0. bájt „254” kiterjesztés 1. bájt gyártó kódja (HART alapítvány adja) 2. bájt gyártmánykód (gyártó adja) 3. bájt bevezető karakterek száma 4. bájt univerzális utasítás revízió 5. bájt eszköz specifikus utasítás revízió 6. bájt szoftver verzió 7. bájt hardver verzió 8. bájt eszköz állapot (8 bit) 9-11. bájt eszköz egyedi szám (ID-2 byte)
Utasítások 1 – „elsődleges változó” (PV) beolvasása: 0. bájt PV paraméter kód (bar) 1-4. bájt PV (primary variable) értéke 2 – mért érték és százalékos érték beolvasása: 0-3. bájt mért érték mA-ben 4-7. bájt mért érték a tartomány %-ban 3 – A mért érték és négy elére definiált dinamikus változó beolvasása: 0-3. bájt mért érték mA-ben 4. bájt PV paraméter kód (bar) 5-8. bájt PV mért érték valós adata 9. bájt második változó (SV) paraméter kód (m3/h) 10-13. bájt második változó mért értékének valós adata 14. bájt harmadik változó (TV) paraméter kód (°C) 15-18. bájt harmadik változó mért értékének valós adata 19. bájt negyedik változó (FV) paraméter kód (°C) 20-23. bájt negyedik változó (FV) mért értékének valós adata
Utasítások Általános utasítások 13 – eszköz technológiai jele – tervjel (tagname), dátum (pl. utolsó kalibrálás dátuma), leírás 15 – Kimeneti adatok beolvasása – alarmok (alsó és felső), írásvédelem, stb.
Eszköz specifikus utasítások 14 – eszköz érzékelőjének adatai: sorozatszám, alsó felső határérték, erősítés)
Device Descriptor – eszközleíró Az eszközleíróval kapcsolatos problémák Rendelkezésre álló utasítások még: Revíziószám EEPROM adatainak másolása, nulla és végérték beállítása, stb. 109 – burst üzemmód beállítása (0 – ki, 1 – be)
Controller Area Network ISO 11898 High Addressable Remote Transducer MODicon BUS Honeywell által fejlesztett Smart Distributed System
Allen-Bradley által fejlesztett (ma Rockwell Automation)
FF H1
Profibus PA
IEC/SP50
HART
WorldFIP
Ethernet SDS
DeviceNet
CAN
ControlNet
Profibus DP AS i
Sensoplex
Interbus S
Automatizálás szintje informatikai vezérlés szabályozás rendszerek
ARCNET CAN HART MODBUS SDS LONWorks Bitbus Devices Net
érzékelés
• • • • • • • •
Felhasználási terület Diszkrét elemekhez kötődő rendszerek
Folyamatokhoz kötődő rendszerek
IEC 61158 által 2000 januárban ratifikált szabványok The Eight Headed Monster • • • • • • • •
FF-1 FF-HSE Profibus WorldFIP Pnet ControlNet Interbus S Swift Net
Foundation Fieldbus H1 Foundation Fieldbus High Speed Ethernet PROcess Field BUS European Standard (EN50170)
A jövő: IPARI ETHERNET - ETHERNET/IP
Profibus (DIN 19245/EN50170) Fejlesztő:
Német kormány a gyártókkal együttműködve
Formátum:
Profibus DP (M-S), Profibus FMS Multimaster/peer to peer, Profibus PA
Csatlakozás:
9 tűs D-Shell vagy 12 mm IP67 gyorscsatlakozó
Elemszám max.:
127
Távolság:
100 m ... 24 km (jelismétlővel és optikai jelátvitellel)
Átviteli sebesség: 9600 ... 12 Mbps Üzenet mérete:
max. 244 bájt/node/üzenet
Lekérdezés:
pollozás (DP és PA) és peer to peer (FMS)
Szervezet:
Profibus Trade Szervezet - www.profibus.com
Előnyök: • Elterjedt • Európában nagyon népszerű és É. Amerikában is • DP, FMS és PA együttesen komplex rendszert alkot
Hátrányok: • Nagy az üzenet fejrésze • Nem közös buszon megy a kommunikációs és a tápfeszültség • Siemens központúság
CANopen Fejlesztő:
CAN in Automation, 1993
Formátum:
CAN (Control Area Network) alapú technológia
Csatlakozás:
„Mini” 18 mm and „Micro” 12 mm gyorscsatlakozó és 9 tűs
D-Shell Elemszám max.:
64
Távolság:
100 m ... 500 m
Átviteli sebesség: 125, 250, 500 és 1000 kbps
Üzenet mérete:
8 bájt/node/üzenet
Lekérdezés:
pollozás, mintavételes, ciklikus, állapot megváltozása
Szervezet:
CAN In Automation - www.can-cia.de
Előnyök: • Nagy megbízhatóság • Tápfeszültség együtt megy a kommunikációval • Hatékony hálózat kihasználás
Hátrányok: • Európában korlátozott használat • Bonyolult protokoll • Korlátozott üzenet méret
Device Net Fejlesztő:
Allen Bradley, 1994
Formátum:
CAN technológiai alapokon
Csatlakozás:
„Mini” 18 mm és „Micro” 12 mm gyorscsatlakozó és 5 tűs Phoenix
csatlakozó Elemszám max.:
64
Távolság:
100 m ... 500 m
Átviteli sebesség: 125, 250 … 500 kbps Üzenet mérete:
maximum 8 bájt/node/üzenet
Lekérdezés:
pollozás, mintavételes, ciklikus, állapot megváltozása
Szervezet:
Open Device Net Vendor Association (ODVA) - www.odva.org
Előnyök: • Olcsó • Széles körben elterjedt • Tápfeszültség és kommunikáció együtt
Hátrányok: • Korlátozott sávszélesség • Korlátozott az üzenet mérete • Korlátozott az üzenethossz
Interbus Fejlesztő:
Phoenix Contact, 1984
Formátum:
Nagy sebességű léptetőregiszteres topológia
Csatlakozás:
9 tűs D-Shell és 23 mm kerek DIN
Elemszám max.:
256
Távolság:
400 m/segment, 12.8 km teljes
Átviteli sebesség: 500 kbps (2 Mbps is rendelkezésre áll) Üzenet mérete:
8 bájt/node/üzenet
Lekérdezés:
I/O lekérdezés és PCP csatorna az adatátvitelhez
Szervezet:
Interbus Club - www.interbusclub.com
Előnyök: • Széles diagnosztikai képesség • Kis fejléc • Gyors válaszidő és hatékony buszkihasználás • Tápfeszültség és kommunikáció együtt
Hátrányok: • A buszon bármilyen meghibásodás tönkreteszi az egész láncon lévő kommunikációt • A nagy mennyiségű adatátvitel korlátozott
ControlNet Fejlesztő:
Allan-Bradley, 1995
Formátum:
RG6/U kábel (TV kábel) és Rockwell ASIC chip
Csatlakozás:
két redundáns BNC
Elemszám max.:
99
Távolság:
250 ... 5000 m (jelismétlővel)
Átviteli sebesség: 5 Mbps Üzenet mérete:
0-510 bájt
Üzenet formája:
multimaster, peer to peer, fregmentált, előre meghatározott ütem
szerinti
lekérdezés (determinisztikus)
Szervezet:
ControlNet International - www.controlnet.org
Előnyök: • Determinisztikus • Ismételhető • Hatékony hálózatkihasználás
Hátrányok: • Limited multi-vendor support • Drága a Rockwell ASIC
Foundation Fieldbus - ISA SP50/IEC 61158 Fejlesztő:
ISA, 1998
Formátum:
H1-Ex környezetben, 31.25 kbps, HSE-High Speed Ethernet, 100
Mbps Elemszám max.:
240 szegmensenként, 65,000 lehetséges szegmensszám
Távolság:
1900 m H1 számára
Átviteli sebesség: 31.25 kbps és 100 Mbps Üzenet mérete:
128 oktet
Üzenet formája:
kliens/szerver, kiadói/előfizetői, esemény vezérelt
Szervezet:
Fieldbus Foundation - www.fieldbus.org
Előnyök: • Flexibilis • Nagyon jól kimunkált protokoll • Ex környezetben is működik • Jó integrálhatóság
Hátrányok: • Folyamatirányítás központú • Lassan zajlik a szabványosítás • A kompatíbilis eszközök korlátozottan állnak rendelkezésre
Ipari Ethernet Fejlesztő:
DEC, Intel és Xerox, 1976
Formátum:
10 Base 2, 10 Base T, 100 Base T, 1 Gigabit
Csatlakozás:
RJ45 vagy koaxiális
Elemszám max.:
1024, bővíthető útválasztókkal
Távolság:
100m (10 Base T) to 50 km (monomódusú, üvegszállal)
Átviteli sebesség: 10 Mbps ... 100 Mbps Üzenet mérete:
46 ... 1500 bájt
Üzenet formája:
peer to peer
Szervezet:
Industrial Ethernet Association - www.IndustrialEthernet.com
Előnyök: • Széles körben elterjedt • Általános szabvány • Rengeteg rendszert installáltak • Sok szakértő áll rendelkezésre a világon
Hátrányok: • Nagy az üzenetfej • Nincs együtt a tápfeszültséggel a kommunikáció • EMI/RFI jellemzők
Különböző protokollok az ipari Etherneten Modbus/TCP
http://www.modbus.org
Ethernet/IP
http://www.odva.org
Profibus Etherneten
http://www.profibus.com
Foundation Fieldbus HSE
http://www.fieldbus.org
Mi van a terepi buszrendszer alatt? Általános jellemzők
Jó integrálhatóság Protokoll kompatíbilis főállomások Buszrendszerű felépítés (rendszerint MS kapcsolat) Csatlakozó pontok száma rögzített Adat és táplálás ugyanazon a vezetéken Adatátviteli sebesség
Tipikus szenzor buszok Interbus S Device Net SDS Seriplex Sensoplex AS-Interface (ASi)
Fejlesztő:
AS-I Konzorcium, 1993
Csatlakozás:
Lapos sárga kábellel (speciálisan ASI-ra), 2 pólusú csatlakozó
vagy 12
mm gyorscsatlakozó
Elemszám max.:
31 slaves, 1 master
Távolság:
100 m ... 300 m (jelismétlővel)
Lapos kábel Adat
Átviteli sebesség: 167 kbps Lekérdezés:
8 bit (4 bemenet, 4 kimenet)/node/üzenet
Üzenet formája:
Mintavételes
Szervezet:
AS-I Trade Szervezet - www.as-interface.com
Előnyök: • Különlegesen egyszerű • Olcsó • Nagysebességű • Tápfeszültség a buszon • Nagyon jó csatlakozás az I/O elemekhez
Hátrányok: • Korlátozott hálózati méret • Szegényes analóg I/O csatlakozás
Protokoll felépítés Protokoll 1 bit
1 bit
5 bit
5 bit
1 bit
1 bit
4 bit
1 bit
4 bit
1 bit
Szünet
Stop bit
Stop bit P – Paritás bit I – Adat bit A - Címbit S – Vezérlőbit 0 – Start bit
1 bit
P – Paritás bit I – Adat bit 0 – Start bit
Fejlesztő:
Hans Turck Gmbh, 1987
Csatlakozás:
Koaxiális csatlakozó
Elemszám max.:
64
Távolság:
1000 m (jelismétlővel)
Átviteli sebesség: 187.5 kbps Üzenet mérete:
16 kétirányú
Üzenet formátuma: Master-slave Internet cím:
www.turck.com
Előnyök: • Egészen egyszerű felépítés • Olcsó • Főállomáson keresztül jó csatlakozás a különböző protokollokhoz • Gyújtószikramentes kialakítás: Sensoplex 2 Ex
Hátrányok: • Gyári szabvány • Csak digitális I/O rendszerekhez
Protokoll felépítés Protokoll DA
Data
Data
Adat – 8 bit Adat – 8 bit
PLC
Destination Address – Cím – 8 bit
Master állomás (protokoll konverter)
Jellemzők
gyújtószikramentes övezetben alkalmazható, egyszerű protokollal rendelkezik, érzékelők és határérték kapcsolók összeköttetésére készült, teljesen moduláris rendszer, kábelezés koaxiális kábellel, tesztelés üzem közben is biztosított.
Be- ; Kimeneti modulok
Rendszer Sensoplex Ex a DIO jelek lekezelésére
