Основные характеристики profibus-fms и profibus-dp

В стандарте PROFIBUS определяются технические и функциональные характеристики последовательной промышленной шины Fielbus, которая связывает распределенные цифровые field-устройства ближнего (уровень датчиков/исполнительных устройств) и среднего (цеховой уровень) радиуса действия. Система включает ведущие (master) и ведомые (slave) устройства.

Ведущие устройства могут управлять шиной. Когда у ведущего (master) устройства есть право доступа к шине, оно может передавать сообщения без удаленного запроса. В протоколе PROFIBUS ведущие устройства называются «активными станциями» (active stations).

Ведомые устройства – это обычные периферийные устройства. Типичными ведомыми устройствами являются датчики, исполнительные устройства и передаточные механизмы. У них нет прав доступа к шине, то есть они могут только подтверждать принимаемые сообщения или передавать сообщения ведущему устройству по его запросу. Ведомые устройства называются также «пассивными станциями» (passive stations). В ведомых устройствах используется только небольшая часть протокола, и, следовательно, разработка их очень проста.

 

Архитектура протокола PROFIBUS

Стандарт PROFIBUS базируется на множестве существующих национальных и международных стандартов. В основе архитектуры этого протокола лежит эталонная модель соединения открытых систем OSI (Open Systems Interconnection) в соответствии с международным стандартом ISO 7498. Архитектура протокола PROFIBUS-FMS и PROFIBUS-DP показана на рис. 5.3.

Рис. 5.3. Архитектура протоколов PROFIBUS-FMS и DP

 

В обоих вариантах используется один и тот же протокол доступа к передающей среде (Уровень 2) и одна и та же техника передачи (Уровень 1).

 

В PROFIBUS-FMS уровни 3 и 6 явно не выражены. Функции этих уровней, необходимые для конкретного приложения, объединяются в Интерфейсе Нижнего Уровня LLI (Lower Layer Interface), который является частью Уровня 7. Спецификация Сообщений Fieldbus – FMS (Fieldbus Message Specification) содержит прикладной протокол и предлагает множество разнообразных служб связи. FMS обеспечивает интерфейс с пользователем.

FMS-Службы определяются как подмножество MMS-функций (MMS, Manufacturing Message Specification – Спецификация Производственных Сообщений, ISO 9506) протокола MAP. Эти сложные MMS-функции оптимизируются в зависимости от требований Fieldbus. Кроме того, определяются специфические для Fieldbus функции управления объектами связи и управления сетью.

В PROFIBUS-DP уровни с 3 по 7 не используются. Прикладной Уровень (7) в целях достижения нужной производительности опускается. Удобное отображение функций Уровня 2 на Пользовательский Интерфейс предоставляет Прямой Преобразователь Канальных Данных DDLM (Direct Data Link Mapper). В Пользовательском Интерфейсе есть доступные пользователю прикладные функции. Кроме того, Пользовательский Интерфейс задает режимы работы различных типов PROFIBUS-DP-устройств и их взаимодействие с системой.

 

Физический Уровень (1) протокола PROFIBUS

На область применения системы Fieldbus в значительной степени влияет выбор передающей среды и интерфейс с физической шиной. Решающими факторами, помимо требования сохранения целостности информации, являются прогнозируемая стоимость и используемый кабель. Поэтому для разных технологий передачи в стандарте PROFIBUS определяются уникальные протоколы доступа к передающей среде:

Медный провод. В соответствии с американским стандартом EIA RS-485 этот вариант является базовым в технике передачи данных для приложений промышленности, автоматизации строительства и управления приводами. В нем используется двухпроводная витая пара с экранированием или без. Возможны двухпроводные варианты с различными максимальными расстояниями. Назначение контактов разъема и проводка витой пары показаны на рис. 5.4.

 

Рис. 5.4 Кабель шины PROFIBUS-DP и PROFIBUS-FMS

Оптоволоконный кабель. В цепях увеличения длины шины при высокоскоростных передачах и реализации приложений, работающих в средах с большими помехами, PNO в настоящее время разрабатывает спецификацию на технику оптоволоконной передачи. Эта спецификация есть в PNO как предложение в рамках общего курса деятельности PNO.

Внутренняя защита. В опасных местах PNO рекомендует использовать технику передачи PROFIBUS-ISP. В ISP используется международный стандарт Уровня (1) IEC 1158-2.