Profibus (EN 50170) Standard pro distribuované průmyslové řízení
Distribuované systémy: ISO 7498 (Open System Interconnect)
Aplikační vrstva (Application Layer) Presentační vrstva (Presentation Layer) Vrstva sezení (Session Layer) Transportní vrstva (Transport Layer) Síťová vrstva (Network Layer) Linková vrstva (Link Layer) Fyzická vrstva (Physical Layer)
V současné době existují tři varianty Profibusu : Profibus DP - asi nejrozšířenější varianta nabízí jednoduché funkce pro komunikaci, konfiguraci a řízení provozu na síti. Fyzická vrstva je realizována buď kroucenou dvojlinkou standardu RS-485 nebo optickým vláknem. Profibus FMS - poměrně složitá varianta pro komunikaci v heterogenním prostředí. Fyzická vrstva je opět realizována buď kroucenou dvojlinkou standardu RS-485 nebo optickým vláknem. Profibus PA - má stejné funkce jako varianta DP. Fyzická vrstva je realizována proudovou smyčkou podle standardu IEC 1158-2 a umožňuje použití v explosivním prostředí.
Vrstva protokolu
FMS FMS - Profily
DP
PA
DP - Profily
PA - Profily
Uživatelská
DP - Rozšíøení DP - Základní funkce
Aplikaèní
Fieldbus Message Specification (FMS)
Linková
Fieldbus Data Link (FDL )
IEC Interface
Fyzická
RS-485/Optické vlákno
IEC 1158-2
Definováno EN 50 170
Definováno PROFIBUS profily
Fyzická vrstva lineární sběrnice zakončená terminátory stíněný, párovaný kroucený kabel, stínění lze vynechat v závislosti na úrovni vnějšího elektromagnetického rušení 32 stanic v každém segmentu bez opakovače, s opakovači rozšiřitelný až na 127 délka sběrnice max. 100 m při 12 Mb/s, 200 m při 1,5 Mb/s a 1,2 km při 93,75 kb/s (vše bez opakovače s pomocí opakovačů lze prodloužit maximální délku sběrnice až na 4,8 km mezi libovolnými dvěma stanicemi mohou být maximálně 3 opakovače přenosové rychlosti 9.6, 19.2, 93.75, 187.5, 500, 1500 kb/s až 12 Mb/s 9-ti pinový D-Sub konektor CANON
Zapojení kabelu RS485
Linková vrstva
řídí přístup na sběrnici definuje formáty rámců zajišťuje zabezpečení přenosů definuje základní časové parametry komunikace.
Hybridní řízení
decentralizované řízení typu logický kruh mezi stanicemi typu Master řízení Master-Slave pro komunikaci mezi zařízeními Master a Slave
Pověřovací zprávy (token) Inicializace sítě (LAS, GAPL) Přidávání a odebírání stanic Přenos zpráv
Stavový model komunikace
Stav 0 – Offline: inicializace operačních proměnných (adresa, přenosová rychlost apod.) Stav 1 – Listen_Token: tvorba seznamu LAS a ohlášení se do sítě v případě dotazu Stav 2 – Active_Idle: odpovídá na dotazy, přijímá pověření Stav 3 – Claim_Token: inicializace, re-inicializace sítě Stav 4 – Use_Token: uskutečňuje se výměna zpráv Stav 5 – Await_Data_Response: čekání odpovědi na předchozí dotaz Stav 6 – Check_Access_Time: kontrola zbývajícího času pro výměnu zpráv Stav 7 – Pass_Token: předání pověření Stav 8 – Check_Token_Pass: kontrola předání pověření Stav 9 – Await_Status_Response: čekání potvrzení při vyhledávání následníka Stav 10 – Passive_Idle: Slave zařízení poslouchá linky a odpovídá na dotazy
Linkové rámce Formát znaku:
Formáty rámců Linková vrstva sběrnice Profibus rozlišuje 4 základní množiny rámců: Rámce konstantní délky bez datového pole Rámce konstantní délky s datovým polem Rámce s proměnnou délkou datového pole Rámec pověřovací
Rámce konstantní délky bez datového pole:
Rámce konstantní délky s datovým polem:
Rámce s proměnnou délkou datového pole:
Pověřovací rámec:
Význam jednotlivých znaků:
SDx DA SA FC FCS L LE LEr ED
Počáteční omezovač (Start delimiter) Cílová adresa Zdrojová adresa Řídící byte Kontrolní byte Informační pole Počet bytů informačního pole Opakování bytu LE Koncový omezovač (End delimiter)
Rozhraní linkové vrstvy sběrnice Profibus
rozhraní FDL rozhraní FMA (Fieldbus Management)
Rozhraní FDL slouží k předávání dat mezi linkovou a aplikační vrstvou. Pro uživatele poskytuje rozhraní 4 služby: Zaslání dat s potvrzením - SDA (Send Data with Acknowledge) Zaslání dat bez potvrzení - SDN (Send Data with No Acknowledge) Zaslání dat a žádost o data - SRD (Send and Request Data with Reply) Cyklická služba SRD - CSRD (Cyclic Send and Request Data with Reply) Jednotlivé služby jsou realizovány prostřednictvím služebních primitiv: žádost (request) indikace (indication) potvrzení (confirmation) Služba SDA slouží k zaslání dat jedné vzdálené stanici. Cílová stanice přijme data a je-li vše v pořádku, potvrdí příjem.
