Informationsquellen zur BUS-Technik bei SPS

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Petti
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Informationsquellen zur BUS-Technik bei SPS

Beitrag von Petti » So 16. Nov 2008, 17:57

Hallo an euch alle.
ich habe da mal eine wichtige Frage.
Kann mir irgendjemand gut informationsquellen zur BUS-Technik bei SPS nennen? Ich habe die nächsten Wochen einen Lehrgang darüber und daher wäre ich über jede Hilfe sehr erfreut.
Sanschain
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Beitrag von Sanschain » Mi 19. Nov 2008, 17:12

Im Tabelenbuch Elektrotechnik (Europa) gibts einen richtig guten Bereich zum Thema Bussysteme (AS-i, Profibus, Interbus, etc.)

Im I-Net weiss ich gerade keine Quelle...
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Simon-S_B
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Beitrag von Simon-S_B » Mi 19. Nov 2008, 22:35

http://www.infoside.de/iNFiDa/asi/asi001.htm

Das habe ich nur im Netzt z.B gefunden. Kann aber auch jeder nachgucken unter Google oder Wikipedia.
Gruss
Simon
Technik entwickelt sich immer vom Primitiven über das Komplizierte zum Einfachen. [Antoine de Saint Exupéry]
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Danke

Beitrag von Petti » So 23. Nov 2008, 21:31

Danke an euch beiden.
Find ich klasse von euch.
Chewie
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Beitrag von Chewie » Di 9. Dez 2008, 07:50

Hab das irgendwo, irgendwann mal im Netz gefunden und aufm PC gespeichert.

Profibus:

Profibus (Process Field Bus) ist ein universeller Feldbus, der breite Anwendung in der Fertigungs-, Prozess-, und Gebäudeautomatisierung findet. Profibus wurde durch Siemens und die Profibus Nutzerorganisation entwickelt und in der internationalen Normenreihe IEC 61158 standardisiert. Profibus ermöglicht die Kommunikation von Geräten verschiedener Hersteller ohne besondere Schnittstellenanpassungen.
Profibus legt die technischen Merkmale eines seriellen Feldbussystems fest, mit dem verteilte digitale Automatisierungsgeräte von der Feldebene bis zur Zellenebene miteinander vernetzt werden können. Profibus ist ein Multi-Master System und ermöglicht dadurch den gemeinsamen Betrieb von mehreren Automatisierungs-, Engineering- oder Visualisierungssystemen mit den dezentralen Peripheriegeräten an einem Bus.
Profibus basiert auf anerkannten internationalen Standards. Die Protokollarchitektur orientiert sich am OSI (Open System Interconnection) Referenzmodell, entsprechend dem internationalen Standard ISO 7498. Hierin übernimmt jede Übertragungsschicht genau festgelegte Aufgaben. Die Schicht 1 (Physical Layer) definiert die Übertragungsphysik, Schicht 2 (Data Link Layer) das Buszugriffsprotokoll und Schicht 7 (Application Layer) die Anwendungsfunktionen.
Profibus ist sowohl für schnelle, zeitkritische Anwendungen, als auch für komplexe Kommunikationsaufgaben geeignet. Profibus unterscheidet folgende Gerätetypen:
Master-Geräte bestimmen den Datenverkehr auf dem Bus. Ein Master darf Nachrichten ohne externe Auffor-derung aussenden, wenn er im Besitz der Buszugriffsberechtigung (Token) ist. Master werden auch als aktive Teilnehmer bezeichnet.
Slave-Geräte sind Peripheriegeräte wie beispielsweise Ein-/Ausgangsgeräte, Ventile, Antriebe und Messumformer. Sie erhalten keine Buszugriffsberechtigung, d. h. sie dürfen nur empfangene Nachrichten quittieren oder auf Anfrage eines Masters Nachrichten an diesen übermitteln. Slaves werden als passive Teilnehmer bezeichnet. Sie benötigen nur einen geringen Anteil des Busprotokolls, dadurch wird eine aufwandsarme Implementierung ermöglicht.
Einsatzmöglichkeiten
PROFIBUS kann unter anderem in diesen Anwendungsbereichen eingesetzt werden:
Fertigungsautomatisierung
Prozessautomatisierung
Gebäudeautomation
Entsprechend der möglichen Anwendungsgebiete werden bei PROFIBUS folgende Varianten unterschieden:
Prozess- oder Feldkommunikation
- PROFIBUS DP (für schnellen, zyklischen Datenaustausch mit Feldgeräten)
- PROFIBUS PA (für die Anwendungen in der Prozessautomatisierung im eigensicheren Bereich
Datenkommunikation
- PROFIBUS FMS (für die Datenkommunikation zwischen Automatisierungsgeräten und Feldgeräten
Aufbau
PROFIBUS
FMS: Field Message Specification, Ursprung des Profibus, Multimaster (geringe Verbreitung).
DP: Decentral Peripherie, wird häufig in Produktionsmaschinen eingesetzt.
PA: Process Automation, Erweiterung von DP, um den Bus eigensicher zu machen und in explosionsgefährdeten Anlagen (Chemische Industrie, Lackierereien...) einsetzen zu können.
Der PROFIBUS wird in Linienstruktur aufgebaut, wobei durch Zwischenschalten eines Repeaters von diesem eine weitere Linie abgehen kann. Die Enden der Linien sind mit einem Abschlußwiderstand versehen.
Die Daten des Profibusses werden über ein 2-adriges geschirmtes twisted pair Kabel mit RS485-Physik (Differenzsignal-Übertragung) übertragen. Jeder Busteilnehmer hat an der DATA-A-Leitung einen Pull-Down-Widerstand und an DATA-B einen Pull-Up-Widerstand von je 390R. Die beiden Endteilnehmer müssen den Abschlußwiderstand zwischen DATA-A und DATA-B (220R) eingeschaltet haben. Die Widerstände sind in den Steckverbindern integriert.
Die Leitungslänge in einem Bussegment kann 400m (500kbit/s) und 100m (12Mbit/s) betragen. Durch Repeater kann man die Leitungslänge vergrößern. Als Anschlüsse kommen 9pol.-D-SUB-Steckverbinder, 5pol. M12-Steckverbinder oder Spezial-LWL-Steckverbinder zum Einsatz.
Die Reichweite mit LWL vergrößert sich auf mehrere Kilometer.



D-Sub-Standardanschluß 5pol. M12-Anschlußkabel

Belegung des 9pol. D-Sub-Anschlusses:
Datenltg.A [RxD/TxD-N] (8)
Datenltg.B [RxD/TxD-P] (3)
Schirm (1)
DGnd (5)
VP +5V (6)

PROFIBUS Buszugriffsprotokoll (FDL):
Alle Profibus Varianten verwenden ein einheitliches Buszugriffsprotokoll (FDL). Es ist der Schicht 2 des OSI Referenzmodells zugeordnet. Es beinhaltet auch die Funktionen der Datensicherung sowie die Abwicklung der Übertragungsprotokolle und der Telegramme. Die Schicht 2 wird bei PROFIBUS als Fieldbus Data Link (FDL) bezeichnet. Die Buszugriffssteuerung (MAC, Medium Access Control) legt das Verfahren fest, zu welchem Zeitpunkt ein Busteilnehmer Daten senden kann. Die MAC muß sicherstellen, daß zu einem Zeitpunkt immer nur ein Teilnehmer die Sendeberechtigung besitzt. Beim PROFIBUS Protokoll wurden zwei wesentliche Anforderungen an die Buszugriffssteuerung berücksichtigt:
• Einerseits ist für die Kommunikation zwischen komplexen Automatisierungsgeräten (Master) sicherzustellen, daß jeder dieser Teilnehmer innerhalb eines definierten Zeitrasters ausreichend Zeit für die Abwicklung seiner Kommunikationsaufgaben erhält.
• Andererseits ist für die Kommunikation zwischen einem komplexen Automatisierungsgerät und den zugeordneten einfachen Peripheriegeräten (Slaves) ein zyklischer, echtzeitbezogener Datenaustausch mit möglichst wenig Aufwand zu realisieren.

Das PROFIBUS-Buszugriffsprotokoll beinhaltet deshalb das Token-Passing-Verfahren für die Kommunikation von komplexen Busteilnehmern (Master) untereinander und unterlagert das Master-Slave-Verfahren für die Kommunikation der komplexen Busteilnehmer mit den einfachen Peripheriegeräten (Slaves).


Das Token-Passing-Verfahren garantiert die Zuteilung der Buszugriffsberechtigung, dem Token, innerhalb eines genau festgelegten Zeitrahmens. Die Token-Nachricht, ein besonderes Telegramm zur Übergabe der Sendeberechtigung von einem Master an den nächsten Master, muß hierbei in einer (parametrierbaren) maximalen Token-Umlaufzeit reihum einmal allen Mastern übergeben werden. Das Token-Passing-Verfahren wird beim PROFIBUS Buszugriffsprotokoll nur zwischen den komplexen Teilnehmern (Master) angewendet.
Das Master-Slave-Verfahren ermöglicht es dem Master (aktiver Teilnehmer), der gerade die Sendeberechtigung besitzt, die ihm zugeordneten Slave-Geräte (passive Teilnehmer) anzusprechen. Der Master hat hierbei die Möglichkeit, Nachrichten an die Slaves zu übermitteln bzw. Nachrichten von den Slaves abzuholen.
Mit dieser Zugriffsmethode können folgende Systemkonfigurationen realisiert werden:

• Reines Master-Slave-System.
• Reines Master-Master-System (Token-Passing).
• Eine Kombination aus beiden Verfahren.

Unter einem Token-Ring ist die organisatorische Aneinanderreihung von aktiven Teilnehmern zu verstehen, die durch ihre Busadressen einen logischen Ring bilden. In diesem Ring wird der Token, die Buszugriffsberechtigung, von einem Master zum nächsten Master in einer vorgegebenen Reihenfolge (aufsteigende Adressen) weitergereicht. Erhält ein aktiver Teilnehmer das Token-Telegramm, so kann er für eine gewisse Zeit die "Masterfunktion" über den Bus ausüben und mit allen Slave-







Teilnehmern in einer Master-Slave Kommunikationsbeziehung und mit allen Master-Teilnehmern in einer Master-Master Kommunikationsbeziehung kommunizieren.
Die Aufgabe der Buszugriffssteuerung (MAC) der aktiven Teilnehmer besteht darin, in der "Hochlauf-Phase" des Bussystems diese logische Zuordnung zu erkennen und den Token-Ring zu etablieren. Im laufenden Betrieb ist ein defekter oder abgeschalteter (aktiver) Teilnehmer aus dem Ring auszutragen, bzw. ein neu hinzukommender aktiver Teilnehmer aufzunehmen. Weiterhin sorgt die Buszugriffssteuerung dafür, daß der Token von einem Master zum nächsten Master in einer aufsteigenden Adressreihenfolge weitergegeben wird.
Die Tokenhaltezeit eines Masters ergibt sich aus der projektierten Tokenumlaufzeit. Diese Leistungsmerkmale sind neben der Erkennung von Defekten im Übertragungsmedium und am Leitungsempfänger sowie von Fehlern bei der Teilnehmeradressierung (z.B. Mehrfachbelegung) oder der Token-Weitergabe (z.B. Mehrfachtoken oder Tokenverlust) charakteristisch für die Eigenschaften der PROFIBUS-Zugriffssteuerung.


Profibus-DP:

Profibus-DP ist für den effizienten Datenaustausch in der Feldebene konzipiert. Hier kommunizieren die zentralen Automatisierungsgeräte, wie z. B. SPS/PC über eine schnelle serielle Verbindung mit dezentralen Feldgeräten wie E/A, Antriebe und Ventile und Messumformer. Der Datenaustausch mit den dezentralen Geräten erfolgt vorwiegend zyklisch. Die dafür benötigten Kommunikationsfunktionen sind durch die DP-Grundfunktionen festgelegt. Über diese Grundfunktionen hinaus bietet DP auch azyklische Kommunikationsdienste (DPV1 Funktionen). Nachfolgend werden die Grundlagen von Profibus-DP beschrieben.
Die zentrale Steuerung (Master) liest zyklisch die Eingangsinformationen von den Slaves und schreibt die Ausgangsinformationen zyklisch an die Slaves. Neben der zyklischen Nutzdatenübertragung stehen bei DP auch leistungsfähige Funktionen für Diagnose und Inbetriebnahme zur Verfügung. Der Datenverkehr wird durch Überwachungsfunktionen auf Master- und Slave-Seite überwacht.
Geschwindigkeit:
Für die Übertragung von 512 Bit Eingangs- und 512 Bit Ausgangsdaten verteilt auf 32 Teilnehmer benötigt DP nur ca. 1 ms bei 12 Mbit/s.
Diagnosefunktionen:
Die umfangreichen Diagnosefunktionen von DP ermöglichen die schnelle Fehlerlokalisierung. Die Diagnosemeldungen werden über den Bus übertragen und beim Master zusammengefasst. Sie werden in drei Stufen eingeteilt:
• Stationsbezogene Diagnose
Meldungen zur Betriebsbereitschaft eines Teilnehmers wie z.B. Übertemperatur
• Modulbezogene Diagnose
Meldungen über Fehler innerhalb eines E/A Teilbereichs (z.B. 8 Bit Ausgangsmodul)
• Kanalbezogene Diagnose
Meldngen über Fehler eines einzelnen Ein- / Ausgangs z.B. Kurzschluss an Ausgang 7.

Systemkonfiguration und Gerätetypen:
Mit Profibus-DP können Mono- oder Multi-Master Systeme realisiert werden. Dadurch wird ein hohes Maß an Flexibilität bei der Systemkonfiguration ermöglicht. Es können maximal 126 Geräte (Master oder Slaves) an einem Bus angeschlossen werden. Die Festlegungen zur Systemkonfiguration beinhalten die Anzahl der Stationen, die Zuordnung der Stationsadresse zu den E/A-Adressen, Datenkonsistenz der E/A-Daten, Format der Diagnosemeldungen und die verwendeten Busparameter. Jedes DP System besteht aus unterschiedlichen Gerätetypen. Es werden drei Gerätetypen unterschieden:

Profibus-DP Slave:

Ein Slave ist ein Peripheriegerät (E/A, Antriebe, HMI, Ventile, Messumformer), das Eingangsinformationen einliest und Ausgangsinformationen an die Peripherie abgibt. Die Menge der Eingangs- und Ausgangsinformationen ist geräteabhängig und kann max. 246 Byte Eingangs- und 246 Byte Ausgangsdaten betragen.
DP-Master Klasse 1 (DPM1):
Diese Master regeln den zyklischen Datenverkehr, d.h. sie tauschen in einem festgelegten Nachrichtenzyklus die Prozessdaten mit den Slaves aus.
Typische Geräte sind SPS oder PC. DP-Master-Klasse 2 (DPM2)
Bei diesen Mastern handelt es sich um Engineering oder Bediengeräte. Sie greifen azyklisch auf den Bus zu und ermöglichen die Konfiguration und Parametrierung intelligenter Feldgeräte.
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