5.2 PROFIBUSфізичний рівень

Промислові мережі та інтеграційні технології

PROFIBUS фізичний рівень

реєстрація [email protected]

автор і лектор: Олександр Пупена ([email protected]) зворотній зв’язок по курсу: Інтернет-форум АСУ в Україні (www.asu.in.ua)

12.10.2015 PROFIBUS фізичн

[email protected] 1

Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

http://www.asu.in.ua/

http://www.profibus.felser.ch/en/index.html?potentialausgleich.htm








Технології передачі


[email protected] 2

PROFIBUS on RS-485


[email protected] 3

RS-485: Рівні сигналів


[email protected] 4

conductor A: Idle state: approx. +2 V Transmitting state: Minimum voltage approx. +1 Maximum voltage approx. +4 V


conductor B : Idle state: approx. +3 V Transmitting state: Minimum voltage approx. +1V Maximum voltage approx. +4V

between B and A - should lie between 4 V and 7 V - values for positive and negative

voltage should be roughly equal - difference between the two values

lies in practice around 0.5 V - idle level should be approx. 1 V.



RS-485: термінування і захисне зміщення


[email protected] 5

Активні термінатори - захисне зміщення для стану спокою (Idle state)


Подключить к Профибасу?!

Это бред!

B-RED! asu.in.ua









RS-485: кабелі


[email protected] 6

Параметр кабелю Тип А Тип В

Характеристичний імпеданс 135-165 Ом

(при частотах від 3 до 20

МГц)

100-130 Ом

(при частотах більше 100

кГц)

Ємність <30 пФ.м <60 пФ.м

Погонний опір <110 Ом/км не визначено

Переріз проводу >= 0.34 мм2 >= 0.22 мм2

Колір ізоляції для не IS застосування фіолетовий не визначено

Колір ізоляції для IS застосування синій не визначено

Колір проводу A (RxD/TxD-N) зелений не визначено

Колір проводу B (RxD/TxD-P) червоний не визначено

Baud rate in kbit/s Max. length, cable type A Max. length, cable type B

9.6 1200 m 1200 m

19.2 1200 m 1200 m

45.45 1200 m 1200 m

93.75 1200 m 1200 m

187.5 1000 m 600 m

500 400 m 200 m

1500 200 m 70 m

3000 100 m --

6000 100 m --

12000 100 m --

RS-485: кабелі FC (Fast Connect) та інструмент зачистки


[email protected] 7

маркування Fast Connect

кабель Fast Connect

кабель з не круглим перерізом










RS-485: підключення під гвинт


[email protected] 8

підключити проводи A = green

B = red

забезпечити надійний контакт

екрану з заземлючим

кільцем

зафіксувати кабель

закрити контакти










RS-485: конектори


[email protected] 9

Рекомендується використовувати спеціальні конектори PROFIBUS, що мають додаткові функції: - вбудовані термінатори лінії з перемикачами - швидке надійне підключення провідників до розєму - вхід для вхідного та вихідного кабелю (daisy chain) - для >1.5 Мбіт/с вбудовані індуктивності - вихідний кабель відключається при включенні термінатору - додатковий роз'їм для підключення засобів діагностики та програмування

Типи розємів: - SUB-D 9-пін (IP20) - M12 визначений в IEC 947-5-2 (IP67) - HAN-BRID визначений в DESINA recommendation (IP67) - Siemens hybrid connectors (IP67)










RS-485: SUB D


[email protected] 10

№ кон-

такта Позначення Сигнал

1 екран не рекомендується використовувати

2 М24 ─ 24 В (опція)

3 RxD/TxD-P Прийом/передача, В+

4 СNTR-P Сигнал для управління передачею + (опція)

5 DGND Сигнальна земля, ─

6 VP Напруга живлення 5В, +

7 P24 + 24 В (опція)

8 RxD/TxD-N Прийом/передача, А─

9 СNTR-N Сигнал для управління передачою, ─ (опція)

додатковий діагностичний

розєм










RS-485: Конектори з термінаторами












RS485: Daisy Chain












RS-485: Конектори з термінаторами з розривом лінії



D-type connector Connector with bus termination switched on Connector with bus termination switched on and breaker

RS-485: Відгалуження



Bit rate Overall capacitance

allowed

Total length of stub lines*

>1.5Mbit/s None None

1.5Mbit/s 0.2 nF 6.7m

500kbit/s 0.6 nF 20m

187.5kbit/s

1.0 nF 33m

93.75kbit/s

3.0 nF 100m

19.2kbit/s 15 nF 500m

при >1.5 Мбіт/с вбудовані індуктивності

при >1.5 Мбіт/с між станціями >1m










Конектори: приклад EasyConn



RS-485: M12












RS-485: Повторювачі (Repeaters)



a) >32 станцій на одну шину b) необхідності ізоляції індивідуальних сегментів c) великі відстані

Необхідні при:

Класифікація: за конфігуруванням швидкістю:

• з автоналаштуванням • ручним

за виставленням адреси: • звичайні (не потребують адреси) • з функціями діагностики (потребують адресу)

за кількістю сегментів • звичайні - два сегменти • багатопортові – декілька сегментів

RS-485: Повторювачі (Repeaters)












RS-485: Повторювачі багатопортові (ProfiHub)



• 5 Isolated channels • Transparent for all PROFIBUS DP

protocols in Hub • Suitable for PROFIsafe and MPI in

Hub • 31 Devices per channel • Max. 1200 m spur line length

(depends on baudrate) • 9.6 Kbps - 12 Mbps selectable per

channel • Screw terminals and DB9 connectors • Configurable grounding system • Integrated termination facilities • IP 20 classification • Redundant power supply • Bus redundancy option in Hub mode










RS-485: Повторювачі діагностичні (Diagnostic Repiters)



• для моніторингу помилок • повинні бути сконфігуровані як Slave і

отримують адресу Виявляє помилки: • обрив лінії • коротке замикання А, В і екрану • відсутність або некоректне підключення

термінаторів • поодинокі помилки під час роботи Діагностична телеграма включає: • ім'я сегменту • причину помилки • розміщення місця помилки (включаючи

відстань в метрах) • частота виникнення в %

Спеціальна діагностична утиліта в Step7 відображає графічні діагностичні вікна










RS-485: приклади топологій



• в одномастерній системі краще щоб Master був в одному з кінців: він живить термінатор (поляризацію)

• на іншому кінці – репітер (гірше Slave), щоб завжди було живлення термінаторів

• якщо Master всередині, а в обох кінцях Slave – вони завжди під напругою, інакше нестабільна передача

• альтернатива – Active Termination, завжди під напругою










RS-485: Активні термінатори шини



Активні термінатори коли кінцеві вузли не є Master, щоб можна їх було відключати за необхідності










RS-485: кількість станцій



У мультисегментній мережі: • максимум 126 станцій

(адресованих) • в першому або останньому

сегменті <=31 станція + 1 репітер • в середньому сегменті <=30

станцій + 2 репітера • на всю мережу з 126 станцій >=4

звичайних репітери або один багатопортовий










RS-485: довжина ліній зв'язку



• максимальна довжина і швидкість зв'язані • репітери для збільшення дистанції










RS-485: комплексні структури












RS-485: прокладка кабелів




• категорії кабельної проводки: • I – Fildbus, Network, shielded analog signals

(<25V), shielded digital signals(<25V), low power (<60V)

• II – DC (60V…400V), AC (25V…400V) • III – DC/AC >400V, Telephone Cables • IV – I cat + II cat з ймовірністю

короткочасних перенапруг (напр. молнія) • різні категорії відокремлено, в ідеалі в різних

лотках

• пересікання під прямим кутом (90°) • якщо в одному лотку – перегородки, еквіпотенціальність,

заземлення в якомога більше місцях









RS-485: заземлення екрану




• екран ефективний тільки при значній площі контакту з землею • конектори розроблені для забезпечення нормального контакту екрану з

землею • кабелі та спосіб заземлення відрізняється Profibus DP та Profibus PA









RS-485: вирівнювання потенціалів




для боротьби з високочастотними завадами, екран слід заземляти з обох боків

• різні потенціали "земель" можуть створювати струми в екрані, виникають внаслідок: • велика відстань між точками з'єднання • живлення пристроїв з різних джерел • є потужні споживачі (напр. потужні електроприводи)

• один із методів вирівнювання потенціалів (Potential equalization) – прокладка додаткового кабелю (>16 mm2)

• кабелі шини та "вирівнювання потенціалів" прокладаються якомога ближче один до одного

• для вирівнювання потенціалів не можна використовувати екрани кабелів!









RS-485: вплив живлення потужних споживачів - PE




PE (5-проводне TN-S): • N і PE відокремлені, при асиметричному навантаженні – вирівнюючий

струм тече по N









RS-485: вплив живлення потужних споживачів - PE




PEN (4-проводне TN-C) • через контури заземлення частина струму

йде через екран кабелю I2 • вихід:

• використання FiberOptic, • ізоляція через репітер ? • ємнісне (RC) заземлення екрану

• RC-ланцюг в одному або в усіх місцях підключення

• С<10nF - малий опір для високих частот • С<10nF - великий опір для частот ~50 Гц • R>1МОм – запобігає від заряду C

постійним струмом • також Ex захист









RS-485: утиліти для пошуку несправностей



http://www.procentec.com/service-support/faq/profibus/#cabling

http://www.profibus.com/uploads/media/03_PROFIBUS_Design_good_practices.pdf

http://www.procentec.com/service-support/faq/profibus/







Как выглядят 7 основных неисправностей profibus в анализаторе PB-DIAG-SUITE:



http://plc4good.org.ua/view_post.php?id=111#raz2

Слишком длинный кабель или завышенная скорость обмена

Дополнительные включенные терминаторы или дополнительная нагрузка

http://plc4good.org.ua/view_post.php?id=111

http://plc4good.org.ua/view_post.php?id=111




Часть устройств обнаруживается при подключении с одной стороны, часть только с другой - разрыв сигнального провода

Появление отражений в сигнале - отсутствует терминатор




Неправильное подключение питания терминатора

Проблемы только с одним устройством в сети, низкий уровень сигнала на нем




Симметричный вид - наличие высокого сопротивления на участке

5.2 PROFIBUSфізичний рівень

Documents

Transcript of 5.2 PROFIBUSфізичний рівень