PROFIBUS-Übersicht
(1) PROFIBUS ist ein internationaler, offener und herstellerunabhängiger Feldbusstandard. Es ist weit verbreitet in der Fertigungsautomatisierung, der Automatisierung der Prozessindustrie und der Automatisierung in anderen Sektoren wie Gebäuden, Transport und Energie.
(2) Profibus besteht aus drei kompatiblen Komponenten: Profibus-DP (Dezentrale Peripherie), Profibus-PA (Prozessautomatisierung) und Profibus-FMS (Fieldbus Message Specification).
(3) PROFIBUS-DP: Ein schnelles, kostengünstiges-Kommunikationsprotokoll für Steuerungssysteme auf Geräteebene und verteilte E/A-Kommunikation. PROFIBUS-DP ersetzt die herkömmliche 24VDC- oder 4-20mA-Signalübertragung.
(4) PROFIBUS-PA: Speziell für die Prozessautomatisierung entwickelt und ermöglicht den Anschluss von Sensoren und Aktoren an einem einzigen Bus mit Eigensicherheitsspezifikationen.
(5) PROFIBUS-FMS: Wird für Werkstattüberwachungsnetzwerke verwendet und ist ein Token-basiertes Echtzeit-Multi--Netzwerk.
(6) PROFIBUS ist eine Feldbustechnologie zur Werkstattüberwachung und Datenkommunikation/-steuerung auf Feldgeräteebene in der Fabrikautomation. Es ermöglicht verteilte digitale Steuerungs- und Feldkommunikationsnetzwerke von der Feldgeräteebene bis zur Werkstattüberwachung und bietet eine praktikable Lösung für die Erzielung umfassender Fabrikautomatisierung und intelligenter Feldgeräte.
Grundlegende Eigenschaften von PROFIBUS
Struktur des PROFIBUS-Protokolls
Die Struktur des PROFIBUS-Protokolls basiert auf dem internationalen Standard ISO 7498 und verwendet das Open System Interconnection (OSI)-Modell als Referenzrahmen. Dieses Modell besteht aus sieben Schichten, wie unten dargestellt:
(1) PROFIBUS-DP:Definiert die erste, zweite und Benutzeroberfläche. Die Schichten drei bis sieben werden nicht beschrieben. Die Benutzeroberfläche spezifiziert Anwendungsfunktionen, auf die Benutzer, Systeme und verschiedene Geräte zugreifen können, und beschreibt das Geräteverhalten verschiedener PROFIBUS-DP-Geräte.
(2) PROFIBUS-FMS:Definiert die Schichten 1, 2 und 7. Die Anwendungsschicht umfasst die Fieldbus Message Specification (FMS) und das Lower Layer Interface (LLI). FMS integriert Anwendungsprotokolle und bietet Benutzern ein robustes, breit wählbares Spektrum an Kommunikationsdiensten. LLI koordiniert verschiedene Kommunikationsbeziehungen und bietet eine geräteunabhängige Layer-2-Zugriffsschnittstelle.
(3) PROFIBUS-PA:Die PA-Datenübertragung nutzt ein erweitertes PROFIBUS-DP-Protokoll. Darüber hinaus beschreibt PA die PA-Konventionen, die das Verhalten von Feldgeräten regeln. Basierend auf der Norm IEC 1158-2 sorgt die Übertragungstechnik von PA für Eigensicherheit und ermöglicht die Stromversorgung von Feldgeräten über den Bus. Mithilfe von Steckverbindern können PA-Netzwerke über DP erweitert werden.
PROFIBUS-Übertragungstechnik
PROFIBUS bietet drei Datenübertragungsarten:
RS485-Übertragung für DP und FMS.
IEC 1158-2-Übertragung für PA.
Glasfaser
RS485-Übertragungstechnik für DP/FMS
Da DP- und FMS-Systeme dieselbe Übertragungstechnologie und ein einheitliches Buszugriffsprotokoll verwenden, können beide Systeme gleichzeitig auf demselben Kabel betrieben werden. Die RS-485-Übertragung ist die am häufigsten verwendete Übertragungstechnologie für PROFIBUS. Diese Technologie wird üblicherweise als H2 bezeichnet. Es wird ein abgeschirmtes Twisted-Pair-Kupferkabel verwendet.
Grundlegende Eigenschaften der RS-485-Übertragungstechnologie:
Netzwerktopologie:Linearer Bus mit aktiven Busabschlusswiderständen an beiden Enden.
Übertragungsrate:9,6K Bit/s bis 12M Bit/s
Medium:Abgeschirmtes Twisted-Pair-Kabel; Abhängig von den Umgebungsbedingungen (EMV) kann auf eine Abschirmung verzichtet werden.
Anzahl der Stationen:32 Stationen pro Segment (ohne Repeater), bis zu 127 Stationen (mit Repeater).
Anschluss:Es wird ein 9-poliger D-Sub-Stecker empfohlen.
Wichtige Installationspunkte für RS-485-Übertragungsgeräte
(1) Alle Geräte müssen an den Bus angeschlossen sein.
(2) Jedes Segment kann bis zu 32 Stationen (Master oder Slave) unterstützen.
(3) Jedes Segment benötigt einen Busabschlusswiderstand sowohl am Kopf als auch am Ende, um einen fehlerfreien Betrieb zu gewährleisten. Beide Abschlusswiderstände müssen immer mit Strom versorgt werden.
(4) Wenn ein Segment mehr als 32 Stationen umfasst, müssen Repeater zur Verbindung der Bussegmente eingesetzt werden. Generell sollten nicht mehr als drei Repeater in Reihe geschaltet werden.
Kabelverdrahtung und Busabschlusswiderstände für Profibus-DP und Profibus-FMS
Jedes Segment kann bis zu 32 Stationen (Master oder Slave) verbinden.
(5) Die maximale Kabellänge hängt von der Übertragungsrate ab. Bei Verwendung von Typ-A-Kabeln entsprechen Übertragungsrate und Länge der folgenden Tabelle:
