PROFIBUS, MODBUS Протоколодары

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 19 бет
Таңдаулыға:

Тақырыбы: PROFIBUS, MODBUS Протоколодары

Жоспар
І.Кіріспе
1. Өнеркәсіптік желі
ІІ. Негізгі бөлім
1. ProfiBus протоколы
2. MODBUS протоколы
2.1. OSI моделі контекстіндегі MODBUS желілері
2.2. Қолдану деңгейінде MODBUS енгізу
2.2.1. MODBUS PDU форматы
2.2.2. Негізгі функция форматы
2.2.3. MODBUS адрес моделі және мәліметтерге қол жеткізу
ІІІ. Қорытынды
IV.Пайдаланылған әдебиеттер

Қіріспе

Өнеркәсіптік желі
Әр түрлі датчиктерді , жетектерді , өндірістік контроллерді байланыстыратын және өндірістік автоматикада қолданылатын мәліметтерді тарату желісі . Термин, ең алдымен, процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерінде қолданылады . IEC 61158 стандартында сипатталған .
Құрылғылар желіні пайдалану үшін :
датчиктер, контроллерлер мен жетектер арасында мәліметтер беру ;
датчиктер мен жетектерді диагностикалау және қашықтан конфигурациялау;
датчиктерді калибрлеу;
датчиктер мен жетектерге арналған қуат көзі;
датчиктер, жетектер, PLC және жоғарғы деңгейлі APCS арасындағы байланыс .
Өнеркәсіптік желілерде деректерді беру үшін мыналар қолданылады:
электр желілері;
талшықты-оптикалық линиялар;
сымсыз байланыс ( радио модемдер және Wi-Fi ).
Өнеркәсіптік желілер әдеттегі компьютерлік желілермен өзара әрекеттесе алады , атап айтқанда ғаламдық Интернетті қолданады .
Файлбус термині - ағылшын тіліндегі fieldbus терминінің сөзбе-сөз аудармасы . Өнеркәсіптік желі термині дәлірек аударма болып табылады және қазіргі кезде кәсіби техникалық әдебиеттерде қолданылады.
Артықшылықтары
Перифериялық жабдықты контроллерге бөлек сымдармен қосумен салыстырғанда, өндірістік желі келесі артықшылықтарға ие:
кабельге және оны төсеуге шығындар бірнеше есе азаяды;
қосылған датчиктер мен жетектерге дейінгі арақашықтық артады;
датчиктер мен жетектер желісін басқаруды жеңілдетеді;
сенсорлар түрін, пайдаланылған протокол өзгерген кезде жүйе модификациясы қосу, жеңілдетіледі I O құрылғылар;
қашықтан сенсорларды конфигурациялауға және олардың диагностикасын жүргізуге мүмкіндік береді.

кемшіліктер
Егер кабель үзілсе, мәліметтерді қабылдау және бір емес, бірнеше құрылғыларды басқару мүмкіндігі жоғалады (үзіліс орны мен желі топологиясына байланысты, желі сегментінің автономды жұмыс жасау мүмкіндігі және басқару схемасы қалады).
Сенімділікті арттыру үшін сізге байланыс арналарын резервтеу керек немесе сақиналық желі топологиясын қолдану қажет .
Өндірістік желілердің түрлері
Асинхронды интерфейске негізделген физикалық деңгей :
Modbus - бұл ең танымал ашық өнеркәсіптік желілік стандарттардың бірі.
P-NET - P-NET электрлік сипаттамасы RS-485 стандартына негізделген .
LIN - бұл автомобиль жүйелерінің интерфейсі.
HART - деректерді 4-20mA ток тізбегі арқылы беруге арналған стандарт .
Өнеркәсіптік Ethernet физикалық қабаты :
Profinet
Foundation Fieldbus HSE (Жоғары жылдамдықты Ethernet) (FF H2) - бұл Fieldbus Foundation (FF) әзірлеген өнеркәсіптік Ethernet нұсқасы.
EtherCAT
Ethernet Powerlink
Ethernet IP
SERCOS III
MODBUS TCP - TCP IP желілері үшін белгілі стандарттың бір түрі.
Аспап үшін LAN eXtensions - өлшеу құралдары үшін GPIB ауыстырады .
FF H1 - далалық хаттама , аналогтық PROFIBUS ПА , әзірлеген Foundation Fieldbus (FF)
AS- Интерфейс - өнімділігі төмен дискретті датчиктерге арналған арзан және шусыз желі
СС- сілтеме (ағыл.) Орыс. - Mitsubishi Electric's корпорациясының қатысуымен құрылған өндірістік желілер отбасы ( CC - Link , CC- Link LT, CC- Link IE) . Қазіргі уақытта CLPA халықаралық консорциумы осы желілер тобын дамытуда.
CAN - бұл көлікті автоматтандыру және машина жасау үшін өнеркәсіптік желінің физикалық және көлік қабаттарының сипаттамасы. Оған нақты тапсырмалар үшін стандартты нақтылайтын және толықтыратын көптеген толықтырулар бар :
CANbus
CANopen
DeviceNet
SDS
J1939
ProfiBus - бұл Siemens AG- тің белсенді қатысуымен құрылған , бірнеше профильді қамтитын халықаралық стандарт, өндірістік желі, мысалы:
ProfiBus DP
ProfiBus FMS
ProfiBus PA

1.ProfiBus протоколы

Ұшып деңгейлерін (Басқару деңгейі) және жабдықтарды деңгейін бақылауға, бұл өндірістік желі - (далалық - Өріс дана I O деңгейі).
Siemens AG (Германия) өндірістік SIMATIC контроллерлері үшін жасаған Profibus желісі ( Pro cess Fi eld Bus ) .
Profibus жетекші (Master) және құл (құл) құрылғы арасындағы немесе бірнеше негізгі құрылғылар арасындағы байланысты қамтамасыз етеді және әртүрлі автоматика құрылғыларын өріс деңгейінде бір жүйеге біріктіруге мүмкіндік береді және PLC-ді қашықтағы құл қондырғыларымен таратылған желімен байланыстыра алады, немесе HMI дисплей панелі және SCADA операторының консолін басқару . Бұл деңгейде басқа компаниялар жасаған желілер де кеңінен қолданылады: CAN, Device Net, Foundation Fiedbus , Lon Works, E IB және т.б.
Profibus IEC 61158-3 және EN 50170 халықаралық стандарттарының талаптарына сәйкес келеді . Желі ISO 7498 стандартының көп деңгейлі желісіне сәйкес салынған.

Сурет 1 PROFIBUS негізіндегі APCS құрылымы .
EN 50170-2 стандарты желінің ашықтығына кепілдік береді, ал FMS, DP және PA хаттамалары DIN 19254 сәйкес жүзеге асырылады. Profibus желісі OSI деңгейлі моделіне сәйкес салынған және оның үш қабатын сипаттайды (1 - физикалық деңгей, 2 - арналық деңгей, 7 - қолданбалы деңгей). Profibus арқасында әр түрлі өндірушілердің құрылғыларын бір жалпы желіге біріктіруге болады.
Физикалық деңгейде Profibus инфрақызыл желі болуы мүмкін оптикалық талшықтағы (FO) электр желісіндегі L оптикалық жиынтығы .
Электр желісі RS-485 стандартына сәйкес экрандалған жұпты (ITP) құру және оған негізделген (1 суретті қараңыз).
Автобусқа қол жеткізу негізгі құрылғылардың логикалық сақинасында айналатын таңбалауыш көмегімен қатынасу процедурасын жүзеге асыратын хаттамамен анықталады. Тарату жылдамдығы 9,6 Кбит с-тен 12 Мбит с-қа дейін. Жалпы P rofibus атауы үш түрлі, бірақ үйлесімді хаттамаларға жатады: Profibus-FMS, Profibus-DP және Profibus-PA.
FMS-Profibus хаттамасы ( Fieldbus Message Specification - далалық автобустың деңгейлік постының спецификасы ) бір-бірімен байланыс және ақпарат алмасу үшін жетекші (Master) құрылғыға ( K MODULES және P romyshlennogo компьютерлер ) және HMI құрылғыларына арналған. Айырбастау үшін 16 станция болуы мүмкін. Бұл хаттама барлық 3 ICS деңгейлерін қамтуы мүмкін. Деректер сигналын беру желісі RS-485 стандартына сәйкес келеді.Протокол стандарты OSI моделінің 1 , 2 және 7 қабаттарын сипаттайды (физикалық деңгей , деректерді беру деңгейі және қолданбалы деңгей ).
PROFIBUS-DP протокол ( Үлестірілген маңы - таратылады шеткі) әрі олардың әлеуетін EN мастер (Master) контроллері арасындағы жоғары жылдамдықты деректерді беру үшін Ом және терминалдар (Slave) құрылғы желіге және төменгі пайдаланылатын (I O, далалық) жүйесі деңгейде. Деректерді беру, Profibus-FMS үшін, RS-485 негізінде жүзеге асырылады. Берудің максималды жылдамдығы желі сегментінің ұзындығына тікелей байланысты және 1200 м-де 1 85,5 Кбит с-тен 100 м- де 12 Мбит с-қа дейін өзгереді .
Желі сегменттерден тұрады , абоненттер автобусқа автобус терминалы немесе штепсель арқылы қосылады (әр сегмент үшін ең көп 32 абонент).
Ал пайдаланып Profibus арналған RS-485 DP және FMS хаттама ерекшеліктер қолданылады, егер ғана мүмкін.
Ең көп саны абоненттері 32 сегментінде (мүшелері), ең көп қатысушы саны немесе (мекенжайлары 0 ... 126) желісі 127 жылы Cove. Хаттама стандарты OSI моделінің 1 және 2 қабаттарын сипаттайды (физикалық деңгей және деректерді беру деңгейі). DP және FMS протоколдарының нұсқаларында деректерді беру технологияларының, сондай-ақ шинаға қол жеткізудің бірдей әдісінің арқасында олар бір шинада жұмыс істей алады.
Жалпы ұзындығы ақпарат электр беру үшін желілерін , назарға сегменттер санын ескере отырып, емес, 12 км аспауы және шыны оптикалық талшықтар пайдаланған кезде - 90 км.
Жұмыс желісінде желі қатысушыларына қоңыраулар уақыт бойынша таратылады. Сондықтан бақылау және автобус қатынау жылы PROFIBUS - DP , бар 127 дейін желісінде абоненттер (түйіндер, қатысушылар) санына , бір ғана абоненттік болады ақпаратты беруге. Барлық басқа абоненттер ақпарат қандай абонентке бағытталғанын талдайды , ал таңдаған адресі бар абонент жіберілген ақпаратты алады .
Profibus-PA ( Process Automation ) хаттамасы қалыпты зоналарда да , қауіпті аудандарда (Экс-аймақтар ), жарылыс қаупі бар аймақтарда орналасқан құрылғылармен бірге қолдануға арналған . Алдыңғы хаттамалардан айырмашылығы, IEC 61158-2 стандартына негізделген. Profibus-PA сегменттері Profibus-DP-ге арнайы қауіпсіз қоршаулар немесе DP PA муфталары арқылы қосылады. Хаттама стандарты OSI моделінің 1 және 2 қабаттарын сипаттайды (физикалық деңгей және деректерді беру деңгейі). PROFIBUS PA 120 м филиалдармен сызықтық, жұлдызды және сақина топологиясы желісін құрылуы мүмкін. Кейін DP PA қосқыштар құрылғылармен қоректенеді және деректермен алмасу үшін PROFIBUS DP- мен келісіледі . Бод жылдамдығы 31,25 Кбит с , цикл уақыты 10 мс .

1.1-сурет. Қауіпті аймақтың белгісі.

1.2 Інжір. Profibus-DP және Profibus-PA үшін 60 автоматтандыру аймақтары .

1.3-сурет. Т-қораптарды қолданып ПА-ны типтік орнату.
Құрылғылардың шинаға қол жетімділігі уақыт бойынша бөлінеді, бірақ желіге қосылған түйіндер (қатысушылар) тең емес. Белсенді ( шебер) және пассивті (құл) құрылғылар арасында айырмашылық жасалады .
D үшін қол және автобус белсенді құрылғылар үшін беру тәсілі қарастырылған маркер - қолжетімділікті . Желіге қол жеткізген белсенді ( Мастер) түйін пассивті түйіндермен мастер-құл принципі бойынша мәліметтер алмасады. Master торап белгілі бір уақыт кезеңі үшін желіге қол бар жылы барысында мысық туралы RO -ші ол бақыланатын yaet persylkami әркім оның қажеттілігін , оның деректер. Осыдан кейін кезеңінде уақыт біткенде, ол пассивті мемлекет енеді, және бақылау келесі Master түйінге эстафета арқылы беріледі.
Пассивті түйіндер ақпараттың берілуін басқара алмайды. Олар тек негізгі құрылғылардан жіберілген сұрауларға жауап береді, сонымен қатар негізгі құрылғылардан жіберілген деректерді алады.
Жалпы PROFIBUS желілік сызбасы және жұмыс циклі
Бірнеше DP магистрі бар PROFIBUS желісінің жалпы диаграммасы суретте көрсетілген.

1.4 Сурет : 62 Multi Master бар PROFIBUS желісінің диаграммасы .

PROFIBUS желісінде басқару бағдарламасының орындалуы қайталанатын жұмыс циклында жүзеге асырылады. Бір шебері бар DP шина жүйесіндегі DP циклінің құрылымы күріш. 63.
Ұзақтығы DP цикл - TC айнымалы болып табылады және тұрады:
-Tpost - DP-циклдарының тұрақты (циклдік) бөлігі , мұнда шинаға қол жетімділік (маркер мен қатысушылардың жағдайын басқару) және DP-құлдармен мәліметтер алмасу (Data_Exchange). -Trans - қосымша телеграмма функцияларының санына байланысты DP- циклдерінің ауыспалы (ациклді) бөлігі .
Мұндай ациклдік жеделхаттарға мыналар жатады:
DP құлының инициализациясы кезеңіндегі байланыс
DP құлының диагностикалық функциялары
DP-Master классымен байланыс 2
Басқа шеберлермен байланыс
Кедергі туындаған жағдайда 2 деңгейлі телеграмманы қайталау
DP-V1 арқылы деректердің ациклді қозғалысы
On-line функциялар PG көмегімен
HMI - функциялар.
Осылайша, автобус DP цикл , Tc айнымалы, қосымша функцияларға байланысты, уақыт-тұрақты циклдік бөлігінде және әрқашан өмір сүрмесе жеделхат айнымалы ациклдық бөлігі тұрады
Кейде автоматикада, мысалы, бірнеше дискілерді өздігінен синхрондау үшін DP шинасының циклі тұрақты болып тұруы қажет , осылайша мәліметтер алмасу қатаң түрде мезгіл-мезгіл жүреді. Ол үшін DP-шебері байланыстың ациклдік бөлігі үшін уақыттың тұрақты DP циклын қамтамасыз етеді (сақтайды) , ТК тұрақтылығын қамтамасыз ететін уақыттың белгілі, өзгермейтін бөлігі.

1.4 сурет. PROFIBUS-DP цикл құрылымы.

2. MODBUS протоколы
MODBUS 1979 жылы жасалған. арқылыModiconГулд(енді бөлігі SchneiderElectric). Бұл қазіргі кездегі ең алғашқы және ең танымал өндірістік желілік хаттамалардың бірі. Бұл танымалдылықтың себебі - іске асырудың қарапайымдылығы. Бұл бөлімMODBUSқолдану хаттамасына негізделген желілерге арналған .
MODBUS-ты қазіргі уақытта MODBUS-IDA ұйымы қолдайды және дамытады , ол тәуелсіз тұтынушылар мен автоматтандыру құрылғыларын жеткізушілер тобы болып табылады. Бұл осы хаттаманың ашықтығын қамтамасыз етеді және іске асыруды жеңілдету үшін дайын компоненттерді әзірлейді. Біз MODBUS-ті қарастырамыз, өйткені ол қазіргі уақытта MODBUS-IDA стандарттарында бар. Протоколды енгізудің бірі MODBUS TCP IP IEC 61158-5-15, IEC 61158-6-15 және IEC 61784-2 стандарттарына 15-ші түрі ретінде енгізілген. MODBUS негізіндегі желілерді іске асырудың ерекшеліктерін ескере отырып, оның ХБК-да тек қолдану деңгейінде сипатталуын ескере отырып, оны ХЭК емес, OSI моделі тұрғысынан қарастырған жөн.

2.1. OSI моделі контекстіндегі MODBUS желілері
MODBUS-IDA стандарттарына сәйкес MODBUS - бұл әртүрлі типтегі автобустарға немесе желілерге қосылған құрылғылардың қолданбалы процестері арасындағы клиент-сервер байланысына арналған қолданбалы деңгей протоколы. OSI моделі контекстінде бұл желілер 6.1 суретте көрсетілген архитектураға ие.

Суреттен көріп отырғанымыздай, MODBUS қазіргі уақытта 4 желімен ұсынылған: MODBUS RTU, MODBUS ASCII, MODBUS Plus және MODBUS TCP IP. MODBUS-тің алғашқы енгізілімдері RTU және ASCII екі беріліс режимімен сериялық интерфейстерге негізделген, бірақ компьютерлік желілердің дамуы және олардың өндірістік желілермен интеграциялануы кезінде MODBUS протоколы TCP IP негізіндегі желілерде қолдануға бейімделген. MODBUS Plus негізінен Schneider Electric құрылғыларында қолданылады, сондықтан біз оны қарастырмаймыз.

2.2. Қолдану деңгейінде MODBUS енгізу
2.2.1. MODBUS PDU форматы
MODBUS қолданбалы протоколы ( MBAP MODBUS қосымшасының хаттамасы) клиент-сервер хабарламаларының үлгісіне негізделген және6.2 суретте көрсетілген формадағы MODBUS PDU (Protocol Data Unit)хабарламаларының пішімін анықтайды.
Клиенттің қолданбалы процесі серверлік процеске сұраныс туралы хабарлама жібереді, онда ол функционалдық код өрісінде қажетті әрекетті көрсетеді. Мәліметтер байттары берілген функцияны орындау үшін қажетті ақпаратты қамтиды. Серверді қолдану процесі, егер бұл функция сәтті орындалған болса, жауаптағы функция кодын қайталайды (егер сұраныс жауап беруді білдірсе). Қате пайда болған кезде жауаптағы функция коды өзгертіледі (ең маңызды бит 1-ге теңестірілген), ал қатенің себебі мәліметтер байтында беріледі. Яғни, егер Сервер процесі 03 16 (00000011 2 ) функциясы бар клиенттің сұранысын орындаған кезде қате пайда болса , ол Клиенттік Өтінішке 83 16 (10000011 2) функционалдық өрісіне тең жауап жібереді.). Функция кодын өзгертуден басқа, қате кезінде Сервер мәліметтер өрісіне қатенің түрі мен себебін көрсететін бірегей кодты орналастырады.
Функция коды - бұл 1-ден 255-ке дейінгі мәндерді қабылдай алатын бір байтты өріс (128-255 кодтары қателік туралы хабарлама-жауап кодтары үшін сақталған). MBAP-тегі барлық функциялық кодтар бөлінеді (6.3-суретті қараңыз):
- Қоғамдық функциялардың кодтары - бұл MODBUS-IDA стандартында сипатталған ашық кодтар; олардың тізіміне бұрыннан тағайындалған және қолданыстағы кодтар, сондай-ақ болашақта қолдануға арналған кодтар кіреді;
- пайдаланушы анықтайтын функционалдық кодтар (65-72, 100-110) - бұл компаниялар өздерінің функциялары үшін қолдана алатын және спецификацияда сипатталмаған кодтар;
- Резервтелген функция кодтары (9, 10, 13, 14, 41, 42, 43, 90, 91, 125, 126 және 127) - бұл жалпыға қол жетімді емес резервтік кодтар.
Төменде тек процесстік мәліметтерге қол жеткізуге арналған функциялар бар. Бұл деректер MODBUS функциялары бойынша ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.