Przemysłowe Sieci Informatyczne (PSI)
Systemy Czasu Rzeczywistego (SCR)
Sieć PROFIBUS
Sieć PROFIBUS
Politechnika Gdańska
Wydział Elektrotechniki i Automatyki
Kierunek: Automatyka i Robotyka
Studia stacjonarne I stopnia: rok II, semestr IV
Opracowanie: dr inż. Tomasz Rutkowski
Katedra Inżynierii Systemów Sterowania
1
©PSI/SCR 2012
Sieci przemysłowe -
- przypomnienie  cechy charakterystyczne
Ograniczony, deterministyczny czas przekazywania
komunikatów
Wysoka efektywność przenoszenia dużej liczby
krótkich komunikatów
krótkich komunikatów
A
atwość dołączania urządzeń
Wysoka niezawodność
Zdolność tolerowania błędów i awarii
Zabezpieczenie przed nieupoważnionym dostępem
2
©PSI/SCR 2012
Przypomnienie
 Układ sterowania cyfrowego - SISO
(c) (a)
SCR  np. komputer przemysłowy
3
©PSI/SCR 2012
Przypomnienie  struktura scentralizowana
y
ródło: www.profibus.com
4
©PSI/SCR 2012
Przypomnienie
 Układ rozproszonego sterowania cyfrowego - SISO
(a)
(c)
SCR  np. komputer przemysłowy
5
©PSI/SCR 2012
SIE
Ć
B
SIE
Ć
A
Przypomnienie
 Układ rozproszonego sterowania cyfrowego - SISO
(a)
(c)
SCR  np. komputer przemysłowy
6
©PSI/SCR 2012
SIE
Ć
SIE
Ć
Przypomnienie
 Układ rozproszonego sterowania cyfrowego - SISO
7
©PSI/SCR 2012
Przypomnienie  struktura rozproszona
y
ródło: www.profibus.com
8
©PSI/SCR 2012
Sieć PROFIBUS
- Wprowadzenie -
- Wprowadzenie -
9
©PSI/SCR 2012
PROFIBUS  co to jest ?
Jest to typ sieci przemysłowej, nazywanej również
miejscowÄ… lub polowÄ… (ang. fieldbuse, devicebus)
Przeznaczona do wykorzystania w rozproszonych
systemach sterowania i nadzoru
Przeznaczona dla aplikacji krytycznych czasowo (sieć
przemysłowa czasu rzeczywistego)
przemysłowa czasu rzeczywistego)
Charakteryzuje siÄ™ otwartÄ… i standardowÄ… technologiÄ…
komunikacyjnÄ…
Pozwala zrealizować transmisję poprzez wiele
technologii komunikacyjnych
Posiada strukturę modułową
Zapewnia narzędzia do obsługi i parametryzacji
urządzeń
10
©PSI/SCR 2012
PROFIBUS  co to jest ?
Pozwala połączyć odmienne pod względem
funkcjonalności i architektury urządzenia pochodzące
od różnych producentów
Węzłami sieci mogą być np.:
urządzenia wejść/wyjść analogowych i cyfrowych
urzÄ…dzenia pomiarowe
urzÄ…dzenia pomiarowe
urzÄ…dzenia wykonawcze
sterowniki PLC i PAC
komputery przemysłowe
panele operatorskie
Zapewnia efektywne przekazywanie dużej ilości
krótkich informacji, zachowując determistyczny czas
przesyłania danych (real-time w strukturze master-
slave)
11
©PSI/SCR 2012
Sieć PROFIBUS - historia
W 1987 w Niemczech, 21 przedsiębiorstw oraz instytucji, pod
 skrzydłami Simensa, rozpoczyna pracę nad wspólnym
projektem mającym na celu  utworzenie sieci cyfrowej która
byłaby standardem dla rozproszenia sieci polowych
W krótkim czasie powstaje specyfikacja protokołu
komunikacyjnego PROFIBUS FMS (ang. Fieldbus Message
komunikacyjnego PROFIBUS FMS (ang. Fieldbus Message
Specification)
W 1993 opracowano protokół PROFIBUS DP (ang.
Decentralized Periphery) w założeniu prostrzego i szybszego od
poprzedniego
Obecnie protokół PROFIBUS DP jest dostępny w trzech
wersjach DP-V0, DP-V1 i DP-V2
12
©PSI/SCR 2012
Sieć PROFIBUS  pozycja na rynku
PROFIBUS
Nodes
30 Mio.
28.3 Mio.
In 2008:
5 Mio
25 Mio.
Nodes !
23.3 Mio.
In 2007:
4.5 Mio
20 Mio.
Nodes !
18.8 Mio.
15 Mio.
10 Mio.
5 Mio.
Time
2008
1994 1999
2004
1990 2000 2007
y
ródło: www.profibus.com
13
©PSI/SCR 2012
Sieć PROFIBUS
- a standardy międzynarodowe
Norma DIN 19254 (1991/1993)  Profibus standard,
Proces Field Bus
Norma EN 50170 (1996)  Profibus standard,
Proces Field Bus
Norma IEC 61158 (1999)  Digital Data Communication
Norma IEC 61158 (1999)  Digital Data Communication
for Measurement and Control  Fieldbus for
Use in Industrial Control Systems
Norma IEC 61784 -  Profile Sets for Continuous and
Discrete Manufacturing Relative to
Fieldbus Use in Industrial Control Systems
14
©PSI/SCR 2012
Sieć PROFIBUS
- wersje sieci i protokoły
PROFIBUS FMS (ang. Fieldbus Message Specification)
Protokół FMS przeznaczony jest do wzajemnej komunikacji na
poziomie sterowania jednostek centralnych PLC i
komputerów PC  poprzednik protokołu PROFIBUS DP.
komputerów PC  poprzednik protokołu PROFIBUS DP.
Urządzenia sprzętowe złożone i relatywnie drogie w
implementacji.
Standard obecnie nierozwijany
15
©PSI/SCR 2012
Sieć PROFIBUS
- wersje sieci i protokoły
PROFIBUS DP (ang. Decentralized Perhipals)
Protokół DP jest prostym, szybkim i deterministycznym
protokołem wymiany danych pomiędzy stacją master a
określoną stacją slave.
Typowo transmisja w technologii RS-485.
Typowo transmisja w technologii RS-485.
DP-V0 i DP-V1 pozwalajÄ… na cyklicznÄ… i acyklicznÄ… wymianÄ™
danych pomiędzy stacjami master i slave.
DP-V2 pozwala na komunikacjÄ™ slave-to-slave (tryb producent-
konsument) w trybie izohronicznym (synchronizacja stacji
niezależnie od obciążenia sieci).
Do komunikacji pomiędzy sterownikami, czujnikami, napędami
itp. , zazwyczaj poza strefÄ… procesowÄ….
16
©PSI/SCR 2012
Sieć PROFIBUS
- wersje sieci i protokoły
PROFIBUS PA (ang. Process Automation)
Możliwość stosowania w środowiskach zagrożonych
wybuchem, komunikacja z urzÄ…dzeniami takimi jak czujniki
temperatury czy ciśnienia (wolnozmienne wartości fizyczne).
Stała prędkość transmisji 31,25 kbit/s (wolniej niż PROFIBUS
Stała prędkość transmisji 31,25 kbit/s (wolniej niż PROFIBUS
DP).
Kontrola błędów przez sumę kontrolną CRC (brak bitów
startu, stopu, kontroli parzystości)
Technologia transmisji:
RS-485-IS (technologia RS-485 przystosowana do zastosowania w
strefie wybuchu) oparta na czterech przewodach,
lub MBP-IS (ang. Manchester Coded, Bus Powered) przystosowana
do zasilania poprzez sieć.
D
17
©PSI/SCR 2012
Sieć PROFIBUS
- profile
Profil stanowi dla producenta jak i użytkownika
specyfikację właściwości, parametrów oraz zachowania
się urządzeń i systemów w sieci
się urządzeń i systemów w sieci
Profile definiujÄ… parametry oraz zachowanie siÄ™
urządzenia i systemów, które należą do danego profilu
18
©PSI/SCR 2012
Warstwowy model
Sieci PROFIBUS
Sieci PROFIBUS
19
©PSI/SCR 2012
Sieć PROFIBUS
- a Model referencyjny ISO/OSI
Zastosowanie warstwy
Nadajnik Odbiornik
Interfejs dla aplikacji (programów), usługi
7. Aplikacji (Program) 7. Aplikacji (Program)
niezależny od specyfikacji sieci
Interpretacja danych przekazywanych w sieci
6. Prezentacji 6. Prezentacji
(zmiana formatu danych)
Organizacja współpracy elementów sieci:
5. Sesji 5. Sesji
tworzenie i anulowanie połączenia
Optymalne przekazywanie danych z warstwy
4. Transportowa 4. Transportowa
sesji, podział na pakiety o akceptowalnej długości
Ustalenie drogi przekazywania pakietów, kontrola
3. Sieciowa 3. Sieciowa
poprawności odbioru pakietów przez adresata
Mechanizm dostępu do kabla, def. ramki, zamiana
2. A
Ä…cza danych 2. A
Ä…cza danych
komunikatu na ciąg bitów, poprawność przekazu
(liniowa) (liniowa)
Definiuje mechanizmy przesyłania pojedynczych
1. Fizyczna 1. Fizyczna
bitów
Medium transmisji
©PSI/SCR 2012
Sieć PROFIBUS
- a Model referencyjny ISO/OSI
Nadajnik Odbiornik
7. Aplikacji (Program) 7. Aplikacji (Program)
Definicja sieci PROFIBUS
6. Prezentacji 6. Prezentacji
obejmuje warstwy:
5. Sesji 5. Sesji
-fizycznÄ…,
- liniowÄ…,
- liniowÄ…,
4. Transportowa 4. Transportowa
- aplikacyjnÄ….
3. Sieciowa 3. Sieciowa
Zatem trzy warstwy
z siedmiowarstwowego
2. A
Ä…cza danych 2. A
Ä…cza danych
modelu ISO
(liniowa) (liniowa)
1. Fizyczna 1. Fizyczna
Medium transmisji
©PSI/SCR 2012
Sieć PROFIBUS
- a Model referencyjny ISO/OSI
Warstwa fizyczna odpowiada za dopuszczalny
rozmiar sieci oraz szybkość transmisji danych
Warstwa liniowa określa rozmiar przekazywanych
w sieci komunikatów oraz decyduje o
w sieci komunikatów oraz decyduje o
determinizmie przekazywanych komunikatów
Opcjonalna warstwa aplikacji dostarcza usług, które
powiązane są z rodzajami operacji jakie mogą być
wywołane przez programy użytkowe
22
©PSI/SCR 2012
Sieć PROFIBUS
- a Model referencyjny ISO/OSI
Warstwa aplikacyjna jest opcjonalna
Użytkownicy (wykonywane programy) mogą
Użytkownicy (wykonywane programy) mogą
korzystać z sieci wywołując:
usługi warstwy liniowej
lub usługi warstwy aplikacyjnej
23
©PSI/SCR 2012
Sieć PROFIBUS
- a Model referencyjny ISO/OSI
Usługi warstwy aplikacji Usługi warstwy aplikacji
7. Aplikacji (Program) 7. Aplikacji (Program)
(FMS) (FMS)
6. Prezentacji 6. Prezentacji
5. Sesji 5. Sesji
4. Transportowa 4. Transportowa
3. Sieciowa 3. Sieciowa
Usługi warstwy liniowej Usługi warstwy liniowej
2. A
Ä…cza danych (FDL) 2. A
Ä…cza danych (FDL)
(liniowa) (liniowa)
1. Fizyczna (PHY) 1. Fizyczna (PHY)
Medium transmisji
©PSI/SCR 2012
Sieć PROFIBUS
- a Model referencyjny ISO/OSI
Usługi warstwy liniowej:
niezawodne przekazanie komunikatu z odpowiedziÄ… lub
potwierdzeniem odbioru
przekazanie komunikatu bez potwierdzenia
Usługi warstwy aplikacyjnej:
udostępniają obiekty programowe zdefiniowane w innych
węzłach sieci (zmienne, zdarzenia, programy)
umożliwiają bezpołączeniowe przekazywanie wartości
zmiennych i zdarzeń do odbiorców w wielu węzłach
25
©PSI/SCR 2012
Warstwowa struktura
Sieci PROFIBUS DP
Sieci PROFIBUS DP
26
©PSI/SCR 2012
Warstwowa struktura
- Sieci PROFIBUS DP
Model OSI/ISO sieci PROFIBUS DP definiuje jedynie sprzęg
(odwzorowanie łącza) programu z usługami warstwy liniowej
7. Aplikacji (Program) 7. Aplikacji (Program)
Funkcje odwzorowania łącza wykonywane są bezpołączeniowo
(FMS) (FMS)
Nie wprowadza się dodatkowej warstwy funkcjonalnej i jej protokołu
6. Prezentacji 6. Prezentacji
5. Sesji 5. Sesji
Program Program
Program Program
użytkownika użytkownika
4. Transportowa 4. Transportowa
3. Odwzorowanie 3. Odwzorowanie
Å‚Ä…cza (DDLM) Å‚Ä…cza (DDLM)
2. A
Ä…cza danych (FDL) 2. A
Ä…cza danych (FDL)
(liniowa) (liniowa)
1. Fizyczna (PHY) 1. Fizyczna (PHY)
Medium transmisji
©PSI/SCR 2012
Media transmisji
w sieci PROFIBUS
w sieci PROFIBUS
28
©PSI/SCR 2012
Media transmisji
- w sieci PROFIBUS
Ekranowane przewody miedziane (ekranowana
skrętka):
wykorzystywane w standardzie transmisji RS485 (zasadniczo
prosty i stosunkowo tani w implementacji)
najczęściej wykorzystywany do zadań gdzie wymagana jest
duża prędkość transmisji
duża prędkość transmisji
Kabel światłowodowy:
odporny na zakłócenia elektromagnetyczne,
umożliwia transmisję na bardzo duże odległości (do 3km)
w sieciach tego typu wykorzystuje się konwertery sygnału
elektrycznego na optyczny (umożliwia równoczesne
wykorzystanie standardu transmisji RS485 w jednej
instalacji)
29
©PSI/SCR 2012
Warstwa fizyczna
sieci PROFIBUS
sieci PROFIBUS
30
©PSI/SCR 2012
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- technologia transmisji RS-485
Podstawowa definicja warstwy fizycznej opiera siÄ™ na
specyfikacji RS-485
PodstawowÄ… strukturÄ… sieci jest liniowy segment kabla
(zakończony po obydwu stronach terminatorem)
Maksymalna długość segmentu zależy od szybkości transmisji i
Maksymalna długość segmentu zależy od szybkości transmisji i
jakości kabla
jakości kabla
Maksymalna liczba węzłów sieci, które mogą być podłączone
do tego samego segmentu zależy od elektrycznej specyfikacji
technologii RS-485 (mks. do 32 lub do 126 węzłów w
segmencie)
31
©PSI/SCR 2012
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- technologia transmisji RS-485
*
* dla standardu PROFIBUS DP
32
©PSI/SCR 2012
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- technologia transmisji RS-485
Parametry elektryczne interfejsu RS-485
33
©PSI/SCR 2012
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- technologia transmisji RS-485
Sygnały na złączu PROFIBUS
Bity danych przekazywane w sieci kodowane są napięciem różnicowym pomiędzy
liniami RxD/TxD-P a RxD/TxD-N. Dodatnie napięcie między nimi oznacza 1,
a ujemne 0. Stan spoczynkowy linii zapewniajÄ… terminatory i jest to 1.
34
©PSI/SCR 2012
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- technologia transmisji RS-485
Okablowanie i terminator interfejsu RS-485
35
©PSI/SCR 2012
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- technologia transmisji przez światłowód
36
©PSI/SCR 2012
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- technologia transmisji RS-485
Sieć można budować z wielu segmentów łącząc je
wykorzystujÄ…c wzmacniacze linii  powtarzacze
(ang. repeater)
Pomiędzy dwoma dowolnymi węzłami nie może
znajdować się więcej niż trzy powtarzacze  oznacza
znajdować się więcej niż trzy powtarzacze  oznacza
to ograniczenie do czterech segmentów w sieci o
strukturze magistrali lub większej liczby segmentów
połączonych w strukturze gwiazdy
37
©PSI/SCR 2012
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- podstawowe struktury sieci
Topologia magistrali
38
©PSI/SCR 2012
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- podstawowe struktury sieci
Topologia drzewa
39
©PSI/SCR 2012
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
- podstawowe struktury sieci
Topologia gwiazdy
40
©PSI/SCR 2012
Warstwa fizyczna sieci PROFIBUS
Niezależnie od sposobu realizacji, warstwa fizyczna
(PHY) komunikuje siÄ™ z warstwÄ… liniowÄ… (FDL) za
pomocą dwóch operacji:
PHY_DATA request  żądanie nadania bitu skierowane
przez warstwÄ™ liniowÄ… do warstwy fizycznej
przez warstwÄ™ liniowÄ… do warstwy fizycznej
PHY_DATA indication  informacja skierowana przez
warstwÄ™ fizycznÄ… do warstwy liniowej o odebraniu bitu
41
©PSI/SCR 2012
Warstwa liniowa
sieci PROFIBUS
sieci PROFIBUS
42
©PSI/SCR 2012
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS 
wprowadzenie
Węzły sieci dzieli się na:
nadrzędne (ang. master)  mogą nadawać komunikaty z
własnej inicjatywy
podrzędne (ang. slave)  mogą odpowiadać na zapytania
węzłów nadrzędnych
W każdej chwili sieć jest nadzorowana przez jeden
W każdej chwili sieć jest nadzorowana przez jeden
z węzłów nadrzędnych
Prawo nadzorowania sieci (utożsamiane z umownym
znacznikiem) jest przekazywane cyklicznie pomiędzy
wszystkimi węzłami nadrzędnymi
Każdy węzeł może przetrzymywać znacznik przez
ograniczony odcinek czasu "t
43
©PSI/SCR 2012
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół dostępu do kabla
Wszystkie węzły sieci są identyfikowane
numerycznymi adresami z zakresu 0& 126
Adres 127 jest zarezerwowany jako adres rozgłaszania
Adres 127 jest zarezerwowany jako adres rozgłaszania
Węzły nadrzędne przekazują sobie znacznik zgodnie z
kolejnością rosnących adresów
Tylko węzeł o najwyższym adresie może przekazać
znacznik do węzła o najniższym adresie
44
©PSI/SCR 2012
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół dostępu do kabla
Najważniejsze parametry czasowe:
TSET - czas reakcji węzła, czas zwłoki od chwili wystąpienia
zdarzenia w sieci (np. zakończenia komunikatu) do wykonania
przez węzeł związanej z tym zdarzeniem akcji (np.
odblokowania odbiornika)
TQUI - czas ustalania siÄ™ stanu sieci po nadaniu komunikatu, w
TQUI - czas ustalania siÄ™ stanu sieci po nadaniu komunikatu, w
tym czasie węzły nie mogą nadawać ani odbierać komunikatu
TSDR - czas zwłoki, odstęp czasowy między rozpoczęciem
nadawania komunikatu odpowiedzi a zakończeniem
komunikatu akcji (min TSDR>TQIU)
- TSL - czas przerwy, maksymalny czas, przez który nadawca
komunikatu akcji oczekuje na odebranie pierwszego bajtu
odpowiedzi
45
©PSI/SCR 2012
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół dostępu do kabla
 pierścień obiegu znacznika
Przekazywanie znacznika zrealizowane jest:
w oparciu o cztery parametry:
TS (ang. This Station)  adres własny, nadany w trakcie
konfiguracji
PS (ang. Previous Station)  adres poprzednika
PS (ang. Previous Station)  adres poprzednika
NS (ang. Next Station)  adres następnika
LAS (ang. List of Active Stations)  lista adresów węzłów
nadrzędnych
46
©PSI/SCR 2012
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół dostępu do kabla
 wykonanie transakcji
Każda transakcja zaczyna się komunikatem akcji, po
wysłaniu którego węzeł oczekuje pewien czas na
uzyskanie odpowiedzi
Odebranie odpowiedzi oznacza zakończenie
transakcji
Brak odpowiedzi powoduje powtórzenie komunikatu
Brak odpowiedzi powoduje powtórzenie komunikatu
akcji i oczekiwanie na odpowiedz

Liczba powtórzeń jest parametrem konfiguracji sieci
Węzeł może wykonać jedną transakcję priorytetową
Każdy węzeł nadrzędny mierzy czas jaki upłynął od chwili ostatniego otrzymania
znacznika (TRR ), następnie oblicza różnicę pomiędzy skonfigurowanym czasem
obiegu znacznika (TTR), TTH =TTR - TRR . Czas ten może wykorzystać na dalsze
transakcje

47
©PSI/SCR 2012
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół dostępu do kabla
 rodzaje transakcji
Każdy węzeł nadrzędny odpytywuje cyklicznie
współpracujące z nim węzły podrzędne i nadrzędne
Procesem tym steruje lista odpytywania
konfigurowana przez użytkownika
Lista ta zawiera adresy węzłów i numery portów do
odpytania
odpytania
Transakcje odpytywania sÄ… transakcjami o niskim
priorytecie
Transakcje sporadyczne mogą mieć priorytet niski lub
wysoki
48
©PSI/SCR 2012
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół dostępu do kabla
 dodawanie i usuwanie węzłów
Procedura dodawania i usuwania węzłów polega na
okresowym wysyłaniu przez każdy węzeł nadrzędny
zapytań pod kolejne niewykorzystane adresy
Proces ten odbywa siÄ™ w tempie jednego zapytania na
G (parametr konfigurowalny) obiegów znacznika
49
©PSI/SCR 2012
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół dostępu do kabla
 inicjalizacja pierścienia obiegu znacznika
Tryb normalnej pracy sieci to przekazywanie
komunikatów, znacznika i danych
Sieć pozostaje bezczynna w przypadku inicjalizacji lub
po zgubieniu znacznika
Każdy węzeł nadrzędny obserwuje stan sieci
Każdy węzeł nadrzędny obserwuje stan sieci
Po przekroczeniu czasu przeterminowania TTO(różny
dla każdego węzła  związany z adresem węzła) węzeł
uznaje siÄ™ za posiadacza znacznika i rozpoczyna
inicjalizację pierścienia obiegu znacznika
TTO = (6 + 2 *TS)* TSL
50
©PSI/SCR 2012
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół dostępu do kabla
 planowanie obciążenia sieci
Minimalną długość cyklu obiegu znacznika można
wyznaczyć z następującego wzoru:
TTR = n*(TTC + TMCh) + k* TMCi + m* TMCr
n  liczba węzłów nadrzędnych
k  przewidywana liczba transakcji niepriorytetowych
m  przewidywana liczba powtórzeń transakcji
TTC  czas przekazania znacznika
TMC  czas trwania transakcji priorytetowej (h), niepriorytetowej (i), powtórzenia (r)
51
©PSI/SCR 2012
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół komunikacyjny
Warstwa liniowa przekazuje komunikaty nadawane i
odbierane przez użytkowników różnych węzłów za
pośrednictwem portów
Każdy port zawiera zestaw buforów, do których
Każdy port zawiera zestaw buforów, do których
zapisywane sÄ… dane przenoszone przez komunikaty
sieciowe
52
©PSI/SCR 2012
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół komunikacyjny
Węzeł nadrzędny Węzeł podrzędny
partner programu A program D
program B program A
Port 1 Port 2
Port 1 Port 2
wy we wy we
wy we wy we
Etap 2
Etap 1
53
©PSI/SCR 2012
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół komunikacyjny
Znak komunikatu
54
©PSI/SCR 2012
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół dostępu do kabla
 inicjalizacja pierścienia obiegu znacznika
Protokół komunikacyjny zawiera pięć rodzajów
komunikatów sieciowych:
1. SD1  przenosi polecenia zakodowane w znaku FC i
nie zawiera danych
2. SD2  komunikat z polem danych o zmiennej
długości, zapisanej w znakach LE i LEr
długości, zapisanej w znakach LE i LEr
3. SD3  komunikat z polem danych o długości 8
bajtów
4. SD4  komunikat przenoszÄ…cy znacznik
przekazywany następnemu węzłowi w pierścieniu
obiegu znacznika
5. SD5  jednoznakowy komunikat potwierdzenia
55
©PSI/SCR 2012
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół komunikacyjny
Struktura komunikatów sieciowych
SD1 DA SA FC FCS ED
Polecenie
SD3 DA SA FC DANE FCS ED
Stała długość danych
SD2 LE LEr DA2 DA SA FC DANE FCS ED
Zmienna długość danych
SD5
Potwierdzenie
SD4 DA SA
Znacznik
SD  ogranicznik początkowy; ED  ogranicznik końcowy; FCS  suma kontrolna
DA  adres węzła odbiorcy; SA  adres węzła nadawcy; FC  znak sterujący
A
ączna długość komunikatu nie może przekroczyć 255 znaków
56
©PSI/SCR 2012
Warstwa liniowa sieci PROFIBUS
- protokół komunikacyjny
Ramka protokołu komunikacyjnego
Komunikat akcji (SRD - request)
SYN SD2 LE LEr DA2 DA SA FC DANE FCS ED
Nagłówek DANE WYJŚCIOWE Stopka
Nagłówek DANEWYJŚCIOWE Stopka
Komunikat odpowiedzi (SRD - response)
ED FCS DANE FC SA DA DA2 LEr LE SD2
Stopka DANE WEJŚCIOWE Nagłówek
SYN  czas synchronizacji
57
©PSI/SCR 2012
SLAVE DP
SLAVE DP
MASTER DP
MASTER DP
Usługi Warstwy Liniowej
sieci PROFIBUS
sieci PROFIBUS
58
©PSI/SCR 2012
Usługi warstwy liniowej sieci PROFIBUS
Warstwa liniowa realizuje cztery podstawowe usługi:
1. Wysyłanie danych z potwierdzeniem  SDA
(ang. Send Data with Acknowledge)
2. Wysyłanie danych bez potwierdzenia  SDN
(ang. Send Data with No acknowledge)
(ang. Send Data with No acknowledge)
3. Wysyłanie danych i odebranie odpowiedzi  SRD
(ang. Send and Request Data with reply)
4. Cykliczne wysyłanie danych i odbieranie odpowiedzi 
CSRD
(ang. Cyclic Send and Request Data with reply)
59
©PSI/SCR 2012
Uszczegółowienie
specyfikacji dla
Sieci PROFIBUS DP
Sieci PROFIBUS DP
60
©PSI/SCR 2012
Warstwowa struktura
- Sieci PROFIBUS DP
W sieciach PROFIBUS DP wyróżnia się trzy podstawowe
rodzaje węzłów:
Węzeł nadrzędny DP Węzeł nadrzędny DP Węzeł podrzędny DP
II rodzaju I rodzaju
7. Aplikacji (Program)
7. Aplikacji (Program) 7. Aplikacji (Program)
(FMS)
(FMS) (FMS)
Program
Program Program
6. Prezentacji
6. Prezentacji
6. Prezentacji 6. Prezentacji
6. Prezentacji 6. Prezentacji
użytkownika
użytkownika
użytkownika użytkownika
użytkownika użytkownika
5. Sesji
5. Sesji 5. Sesji
Sprzęg użytkownika Sprzęg użytkownika
4. Transportowa
4. Transportowa 4. Transportowa
(slave) (slave)
3. Odwzorowanie
3. Odwzorowanie 3. Odwzorowanie
Å‚Ä…cza (DDLM)
Å‚Ä…cza (DDLM) Å‚Ä…cza (DDLM)
2. A
Ä…cza danych (FDL)
2. A
Ä…cza danych (FDL) 2. A
Ä…cza danych (FDL)
(liniowa)
(liniowa) (liniowa)
1. Fizyczna (PHY)
1. Fizyczna (PHY) 1. Fizyczna (PHY)
©PSI/SCR 2012
Warstwowa struktura
- Sieci PROFIBUS DP
Struktura sieci PROFIBUS DP może zawierać wiele węzłów
nadrzędnych I rodzaju oraz opcjonalnie węzeł nadrzędny II
rodzaju (pracujÄ…cy jako programator sieci lub stacja
konfiguracyjno-diagnostyczna)
Do funkcji odwzorowania łącza użytkownik ma dostęp tylko w
przypadku programowania węzła II rodzaju
przypadku programowania węzła II rodzaju
Wszystkie funkcje służące do komunikacji węzłów nadrzędnych
mogą być wywoływane tylko przez węzeł nadrzędny II rodzaju,
któremu węzeł nadrzędny I rodzaju może wyłącznie odpowiadać
Niemożliwa jest komunikacja między węzłami nadrzędnymi tego
samego typu
Sprzęg użytkownika w węz
le nadrzędnym I rodzaju oraz w
węzłach podrzędnych obejmuje stały zbiór aplikacji
62
©PSI/SCR 2012
Warstwowa struktura
- Sieci PROFIBUS DP
Program użytkownika
Parametry
Dane Dane Dane Parametry
Węzłów Funkcje
wejściowe wyjściowe diagnostyczne sieci
wejściowe wyjściowe diagnostyczne sieci
biernych
biernych
Sprzęg użytkownika
Funkcje odwzorowania Å‚Ä…cza
Warstwa Å‚Ä…cza danych (liniowa)
Warstwa fizyczna
63
©PSI/SCR 2012
Warstwowa struktura
- Sieci PROFIBUS DP
Prawo nadawania i odbierania komunikatów przez określony
czas posiada węzeł nadrzędny który w danej chwili przejął
umowny znacznik
Wymagania odnośnie szybkości transmisji ograniczają do trzech
liczbę węzłów nadrzędnych DP (podsieci DP), pracujących na
wspólnym kablu
wspólnym kablu
Każdy węzeł podrzędny DP może być odpytywany tylko przez
jeden nadrzędny węzeł DP
Podstawowym trybem pracy sieci jest bardzo szybka, cykliczna
wymiana danych między węzłem nadrzędnym i węzłami
podrzędnymi
64
©PSI/SCR 2012
Warstwowa struktura
- Sieci PROFIBUS DP
y
ródło: www.profibus.com
65
©PSI/SCR 2012
BIBLIOGRAFIA
Sacha K. Sieci miejscowe PROFIBUS. Mikom, Warszawa 1998
PROFIBUS PNO. PROFIBUS Technologie i Aplikacje, 2004
66
©PSI/SCR 2012
Dziękuję za uwagę !!!
Dziękujęza uwagę!!!
67
©PSI/SCR 2012