0

INDUSTRIJSKE RAUNALNE MREE

SEMINARSKI RAD

OPTIKI PROFIBUS MODULI OLM

Izradili: Zoran Krsti Miro Babi 27.04.2012.

1

1. Uvod PROFIBUS OLM (Optical Link Module) grupa proizvoda sastoji se od:

OLM/P11

OLM/P12

OLM/G11

OLM/G12

OLM/G12-EEC

OLM/G11-1300

OLM/G12-1300

OLM moduli namijenjeni su PROFIBUS mreama povezane optikim kabelima. Oni omoguavaju da elektrina PROFIBUS suelja (RS 485 razine) budu pretvorena u optika PROFIBUS suelja i obratno.

Topologija se izvodi na isti nain kao i kod RS 485 razine, te osim linearne, zvjezdaste i stablaste strukture, OLM koristi i redudantnu prstenastu konfiguraciju.

Svaki modul ima dva ili tri meusobno neovisna prikljuka, prijemnika i predajnika.

Ureaj se napaja sa 24V istosmjerne struje. Dodatno napajanje poveava radnu sigurnost.

Elektrini prikljuak je 9-polni Sub-D konektor (enski). Dio RS 485 mree koji je u skladu sa PROFIBUS standardom EN50170 se moe spojiti na ovaj prikljuak.

Optike niti su prikljuena preko BFOC1)/2.5 konektora.

etiri LED-diode pokazuju trenutani operativni status i mogue greke pri radu.

Slika 1: PROFIBUS OLM modul, prikazano je gdje su smjeteni LED indikatori, mjerne utinice i

pojedinani utori.

2

Na tablici 1 su prikazane razliite metode za prikljuivanje modula i maksimalna udaljenost optikih prikljuaka.

Tablica 1 - Broj elektrinih i optikih prikljuaka po modulu, vrste optikih vlakana koje se mogu koristiti, maksimalna udaljenost optikih niti izmeu dva modula. PCF je kratica za Polymer CladdedF iber optike niti obloene polimerom, i istovjetna je sa HCS

. HCS je registrirani zatitni znak

Ensign-Bickford optike kompanije.

Jedan mjerni izlaz je dostupan za svaki optiki prikljuak na kojem se ulazna optika razina moe izmjeriti koristei konvencionalni voltmetar.

Razliita izvjea o grekama u radu OLM-a su dostupna kao akumulativni signal kroz signalni kontakt (relej sa ne prikljuenim kontaktima) za dalje procesuiranje.

Mehaniki dizajn se sastoji od kompaktnog, stabilnog metalnog kuita koje se moe prikljuiti na DIN inu ili na plou za montiranje.

Modul je konfiguriran uz pomo lako pristupnim prekidaima.

PROFIBUS OLM je u skladu sa standardom EN50170 i tehnikim preporukama koje je izdala PROFIBUS korisnika organizacija, PNO, "PROFIBUS optical transmission technology".

OLM/G12 i OLM/G12-EEC imaju istu funkciju. Razlikuju se jedino u specifikaciji uvjeta klimatskog prostora: dok se OLM/G12 moe koristiti na standardnom rasponu temperature od 0C do 60C, OLM/G12-EEC (proireni uvjeti okolia) se moe koristiti na veem rasponu temperature od 20C do +60C i do 100% vlage.

3

2. Ope funkcije

2.1 Neoperativne funkcije Brzina prijenosa

PROFIBUS OLM-ovi podravaju sve brzine prijenosa koje su definirane u EN50170 standardu:

9,6kBit/s, 19.2 kBit/s, 45.45 kBit/s, 93.75 kBit/s, 187.5 kBit/s i 500 kBit/s, i dodatno 1,5 MBit/s, 3 MBit/s, 6 MBit/s i 12 Mbit/s.

Brzina prijenosa se automatski podeava im PROFIBUS OLM primi okvir. Podeavanje ili prilagoavanje ovisi o brzini prijenosa i podeenom nainu rada. U ovisnosti o OLM-u, ovo moe potrajati nekoliko sekundi.

Ako brzina prijenosa nije prepoznata, izlazi svih prikljuaka su blokirani. Ako se brzina prijenosa promijeni tijekom rada, moduli to detektiraju, i automatski prilagoavaju postavke. Greke u prijenosima se mogu privremeno dogoditi dok se brzina mijenja. Obnavljanje signala

Modul obnavlja oblik signala i amplitudu primljenih podataka. Ovo omoguuje da se 122 PROFIBUS OLM-ova kaskadiraju (ograniavaju se na prostor adrese u PROFIBUS mreama). Pomo pri podeavanju

Najmanje jedan ureaj mora biti ukljuen i aktivan da bi provjeravao veze optikih vlakana tijekom instalacije. Ovaj ureaj slui kako bi odailjao okvire. PROFIBUS OLM-ovi su pasivni kada ih se ukljui. Oni prepoznaju brzinu prijenosa iz okvira koje je poslao ureaj na sabirnici. 2.2 Operativne funkcije Nain rada se podeava koritenjem prekidaa koji se nalaze na vrhu modula. Naljepnica sa strane modula vam pomae u podeavanju postavki. Nadzor segmenata na RS 485 utoru

Ako je ukljuen nain rada "Elektrini prikljuak sa nadzorom segmenata", svaki prijamnik nadzire RS 485 segment sabirnice koji je prikljuen na njega zbog loih okvira ili stalno zauzetih mrea. Ako su primljeni okviri neispravni, ili ako je mrea zauzeta dulje od maksimalno dozvoljenog vremena slanja, prosljeivanje primljenih signala je blokirano sve dok se okviri ponovno ne prime ispravno (ili ako nema dolaznog signala u vremenu jedne sekunde).

RS 485 segment sabirnice se ne nadzire u nainu rada "Elektrini utor bez nadzora segmenata". Smetnje sa elektrinih segmenata utjeu na cijelu mreu.

Sljedee funkcije su dostupne samo za optike utore. Mogu li se funkcije aktivirati ovisi o nainu rada koji je podeen.

4

Nadzor linije sa jekom

Moduli omoguavaju da svaki prikljuen optiki put bude aktivno nadziran zbog smetnji na optikoj liniji uz koritenje funkcija "Poalji jeku", "Nadziri jeku" i "Potisni jeku". Poalji jeku

Okvir koji prima modul kroz bilo koji prikljuak se prenosi svim ostalim prikljucima. Ako je prijamni prikljuak optiki, modul alje okvir natrag odgovarajuem optikom poiljatelju. Nadziri jeku

Ako modul poalje okvir -bez jeke!- optikom prikljuku, modul oekuje da e primiti jeku. Ako se jeka ne primi do odreenog vremena, crvena lampica prikljuka ukazuje na greku u nadzoru jeke. Potisni jeku

Relevantni prijamnik je odvojen od drugih prikljuaka od trenutka kada je okvir poslan dok jeka ne bude pravilno primljena. Segmentiranje

Ako doe do greke u nadzoru jeke ili do neispravno primljenih okvira, modul e pretpostaviti da na liniji postoji greka i blokirat e ovaj prikljuak za korisnike podatke. Prikljuena vanjska sabirnica dijela mree se potom segmentira (iskljui). Ovo segmentiranje uzrokuje da modul s druge strane optikog kabela takoer iskljui prikljuak. Oba modula koji su prikljueni na segmentirani dio mree alju testne okvire na segmentirane prikljuke. Ove testne okvire (koji se primaju redovito) mogu koristiti oba modula da bi provjerili status tog dijela mree. Segmentacija se automatski prekida im testni okvir dojavi modulima da segmentirana vanjska sabirnica dijela mree vie nema smetnje.

Ako su svi aktivni klijenti sabirnice deaktivirani u prethodno aktivnoj mrei, moduli se iskljuuju ciklino, po redu, da bi provjerili optike veze prema susjednim modulima. Ako nema prometa okvira, a optike veze su itave, lampice optikih prikljuaka ciklino svijetle uto.

5

3. Mrene topologije PROFIBUS OLM moduli podravaju slijedee topologije:

Point-to-point veza

Linijska topologija

Zvjezdasta topologija

Redudantni (dodatni) optiki prsten

Kombinacija ovih osnovnih vrsta je takoer mogua. Kabeli sa dvije optike niti se koriste za povezivanje ovih mrenih topologija.

Ako visoki stupanj sigurnosti mree neophodan, greke tj. pucanje optike veze moe se sprijeiti koritenjem dodatnih (redudantnih) optikih prstenova.

Osnovni uvjeti:

Jedan terminal ili cijeli PROFIBUS segmenti sa maksimalno 31 ureajem mogu biti prikljueni na elektrino suelje PROFIBUS OLM-a.

U podrujima sa velikom pojavom EMC-a, koriste se samo optike linije da bi se onemoguili utjecaj EMC na cijelu mreu.

Optiki, samo OLM-ovi iste vrste se mogu meusobno prikljuiti: o OLM/P11 sa OLM/P12 o OLM/G11 sa OLM/G12 i OLM/G12 EEC o OLM/G11-1300 sa OLM/G12-1300

Optiki prikljuci koji su prikljueni na isti optiki kabel moraju biti podeena na isti nain rada.

Veze izmeu razliitih vrsta OLM-a su ostvarive samo preko RS485 suelja. OLM/G12-EEC se mogu koristiti u svim mrenim topologijama koje su opisane

dolje u kojima takoer OLM/G12 moe biti koriten. 3.1 Linijska topologija

Slika 2: Mrena struktura linijske topologije

6

U linijskoj strukturi, pojedinani PROFIBUS OLM-ovi su spojeni meusobno uz pomo dual-fiber optikih kabela. Moduli s jednim optikim prikljukom su dovoljni na poetku i kraju linije, izmeu kojih su moduli sa dva optika prikljuka neophodni.

Ako se izgrauje point-to-point veza koristi se dva modula od kojih svaki ima jedan optiki prikljuak.

Linijska topologija se moe ostvariti sa ili bez nadzora optike veze. Ako se oba operativna naina koriste unutar optike linije, nain rada "Linijska topologija bez nadzora optike veze" odreuje dostupnost ove optike veze. Preporua se da se nadzor linija koristi u homogenima OLM mreama (tvorniki podeeno).

Treba uzeti u obzir sljedee uvjete okolia koji se moraju ispuniti da bi se osiguralo pravilno funkcioniranje mree:

Parametri MIN T SDR koji su opisani u PROFIBUS standardu EN 50170 moraju biti podeeni na vrijednost 11 na svim terminalima. Ova vrijednost je zadana po default-u, ali postavke bi trebalo provjeriti ako stalno dolazi do greaka u komunikaciji.

Kada se konfigurira mrea, treba odabrati niske adrese ureaja gdje god je to mogue. To osigurava da vrijeme stanke kontrolne jedinice sabirnice bude to krae mogue u sluaju nepravilnog rada.

3.1.1 Linijska topologija sa nadzorom i segmentacijom optike veze Ovaj nain rada bi se trebao koristiti ako e se ometani dio optike veze odvojiti od ostatka mree (smo ako su prikljueni PROFIBUS OLM-ovi sa istom verzijom).

Mehanizmi nadzora:

Poalji jeku: da Nadziri jeku: da Potisni jeku: da Nadzor: da Segmentacija: da

U ovom nainu rada optike niti nadziru se od strane dva prikljuena modula. Ako modul ne funkcionira uslijed prekida ili greke na optikoj niti, optika veza izmeu dva OLM-a biti e iskljuena (segmentirana). PROFIBUS mrea je tada podijeljena na dvije odvojene mree, koje su funkcionalno neovisne jedna o drugoj. Na greke ukazuju dva OLM-a koji su prikljueni na oteene optike niti preko lampice prikljuka koja postaje crvena i aktivacijom signalnih kontakata. Segmentacija se prekida automatski, uz pomo testnih okvira, im oba modula prepoznaju da mrea vanjske sabirnice funkcionira ispravno.

Treba imati na umu da se kod mrea sa nekoliko kontrolora sabirnice, u trenutku ispada, stvaraju dva logika prstena. Svaki put kada se odvojene mree prikljuuju zajedno, moe doi do smetnji zbog dva logika prstena i sudaranja okvira.

Napomena: Ako se modul sa dva optika prikljuka koristi na poetku ili kraju linije, optiki prikljuak koji se ne koristi mora biti podeen na nain rada "Linija bez nadzora optike veze" tako da ne utjee na rad ostatka mree. Optiki prikljuci koji nisu koriteni moraju uvijek imati zatitnim kapice da bi bili zatieni od svjetlosti i praine.

7

3.1.2 Linijska topologija bez nadzora optike veze.

Ovaj nain rada koristi se ako prikljuujemo PROFIBUS OLM sa drugom optikom ureajem, koji ne alje jeku okvira i ne oekuje je, ili nije kompatibilna sa okvirom jeke u skladu sa PROFIBUS preporukama (optiki/elektrini pretvara).

Mehanizmi nadzora:

Poalji jeku: ne Nadziri jeku: ne Potisni jeku: ne Nadzor: ne Segmentacija: ne

Pojedinane veze nisu pod nadzorom u ovom nainu rada.

3.2 Zvjezdasta topologija

Slika 3: Mrena struktura zvjezdaste topologije

8

Nekoliko modula su kombinirani da bi stvorili aktivnu PROFIBUS bazu zvjezdaste mree. Drugi moduli su prikljueni na nju uz pomo optikih kabela sa dvije niti. Moduli "baze" zvjezdaste mree su prikljueni jedni na druge preko elektrinog prikljuka RS 485 (elektrini segment zvjezdaste topologije).

Sve vrste OLM-a za razliite vrste optikih kabela (plastine, PCF, staklene) mogu se kombinirati na elektrini zvjezdasti segment.

Kod spajanja obratiti panju na: CH1 (prvi kanal) treba biti podeen na "Monitor off" (SO=1) na svim OLM-

ovima koji su prikljueni na elektrini zvjezdasti segment. Time se deaktivira funkcija segmentiranja RS 485 prikljuaka na ovim OLM-ovima, to prua veliki stupanj dostupnosti elektrinog zvjezdastog segmenta.

Provjeriti je li elektrini zvjezdasti segment paljivo spojen icama. Treba biti to je mogue manji da bi se izbjegli vanjski utjecaji i smetnje u elektrinom zvjezdastom segmentu, i njihov daljnji utjecaj na ostatak mree. To se moe postii tako to se OLM-ovi poslau u elektrinom zvjezdastom segmentu direktno jedan pokraj drugog na DIN inu.

Ukljuiti terminirajue otpornike na mrenim utorima na prikljucima na oba kraja elektrinog zvjezdastog segmenta.

Ne prikljuujte ureaje na elektrini zvjezdasti segment gdje god je to mogue izbjei.

Moduli sa jednim ili dva optika prikljuka se mogu koristiti da bi stvorili "bazu" PROFIBUS zvjezdaste topologije. Moduli s jednim optikim prikljukom se koriste za prikljuivanje terminala ili RS 485 segmenta sabirnice na "bazu" zvjezdaste mree. Optiki prikljuci koji se ne koriste (na primjer, jer su rezervirani za budue proirenje sustava) ukazuju na greku linije, ako nije ukljuen nain rada "Linija bez nadzora". prikljuci koji nisu koriteni moraju uvijek imati zatitnim kapice da bi bili zatieni od svjetlosti i praine. 3.3 Redundantni optiki prsten

Slika 4: Mrena struktura u topologiji dodatnog optikog prstena

9

Ova topologija predstavlja poseban oblik linijske topologije. Veliki stupanj radne sigurnosti mree postie se "zatvaranjem" optike linije. Redundantni optiki prsten se moe ostvariti samo uz pomo modula sa dva optika utora iste vrste.

Smetnju na jednoj ili obje optike niti izmeu dva modula detektira OLM i prsten se pretvara u linijsku topologiju.

Ako jedan modul nije u funkciji, samo oni terminali koji su prikljueni na ovaj modul ili na RS 485 segment su iskopani sa prstena. Ostatak mree nastavlja funkcionirati kao linija topologija. Greka se dojavljuje preko lampica na dva OLM-a prikljuena na optiko kabel s grekom i na njihove signalne kontakte. Segmentacija se prekida odmah im oba modula prepoznaju da segmentirani dio mree funkcionira pravilno uz pomo testnih okvira. Linija se tada formira u prsten.

Sljedei uvjeti moraju biti ispunjeni da bi se osiguralo da konfiguracija mree pravilno funkcionira:

Ovu topologiju koristite samo ako optiki povezujete PROFIBUS OLM-ove iste verzije.

Nain rada "Redundantni optiki prsten" mora biti podeen na oba optika prikljuka na svim PROFIBUS OLM-ovima.

Svi moduli u prstenu moraju biti prikljueni jedan na drugi preko optikih niti. Prsten ne moe ukljuivati RS 485 liniju.

Kada se konfigurira mrea, treba odabrati niske BUS adrese ureaja gdje god je to mogue. To osigurava da vrijeme stanke kontrolne jedinice sabirnice bude to krae mogue u sluaju nepravilnog rada.

Ako doe do sluaja redundantnosti (npr. pucanje niti) postoji vrijeme prebacivanja tijekom kojeg podaci ne mogu biti pravilno prenoeni. Da biste osigurali lagano prebacivanje, preporuamo da okvir ponavljanja postavke (Pokuaj ponovno) na PROFIBUS kontrolnoj jedinici sabirnice bude namjetena najmanje na 3. Nakon to je greka ispravljena, ne bi trebalo biti nikakvih okvira u mrei kada se optika linija ponovno pretvori u optiki prsten da bi se osiguralo da se proces glatko zavri. Do ovog stanja moe doi kada kontrolna jedinica sabirnice odabere ureaj ija je adresa konfigurirana, ali koja ustvari ne postoji. Kontrolna jedinica sabirnice pokuava kontaktirati ovaj ureaj ciklino i eka na odgovor dok ne istekne "slot time" odreeno vrijeme za to ("GAP zahtjev"). OLM prepoznaje ovo stanje i zatvara optiku liniju u optiki prsten usred izvravanja zahtjeva.

Ovo rezultira sa dva konfiguracijska uvjeta za dodatni optiki prsten: o Vrijednost parametra HSA (najvia adresa postaje) mora biti podeena

na svim terminalima tako da izmeu adrese sabirnice 0 i vrijednosti HSA, najmanje jedna adresa ne bude dodijeljena za ureaj na sabirnici, tj. tako da postoji najmanje jedna nekoritena adresu

o Slot time mora biti podeeno otprilike na duplo trajanje vremena potrebnog u neredundantnoj topologiji.

10

4. Konfiguracija Zbog kanjenja okvira za vrijeme konfiguracije, moraju biti prilagoeni: mreni parametar "Slot time", topologija mree i brzina prijenosa podataka. Kanjenja su uzrokovana linijskim i mrenim komponentama, kao i zbog mehanizama nadziranja komponenata mree. 4.1 Konfiguracija linijske i zvjezdaste topologije PROFIBUS mrea konfigurirana, npr. sa SIMATIC STEP 7 (V5) ili COM PROFIBUS (V5). Broj OLM-ova i ukupna duljina linija mogu biti upisani u ulaznom odabiru. Kontrola konfiguracije provjerava da li odabrani slot time ispravno odabran. Ako se slot time premai dodavanjem OLM-a i optikih linija, dobivamo poruku o greci i tada se parametri prilagoavaju novim uvjetima. 4.2. Konfiguracija redudantnog optikog prstena Sljedei konfiguracijski uvjeti moraju biti ispunjeni:

(1)Konfiguracija adrese nepostojeeg ureaja na sabirnici (2)Poveanje vrijednosti ponavljanja na najmanje 3 (3)Provjera i podeavanje Slot time-a

Koristei "user-specific profile" konfiguracijskog alata postavljamo parametre pod (2) i (3). "Slot time" raunamo preko sljedee formule:

Slot time = a + (b*LenghtOF) + (c*NumberOLM)

"Slot time" vrijeme praenja u bitima "LenghtOF" zbroj svih linija optikih veza u mrei (u kilometrima) " NumberOLM" broj OLM.ova u mrei

Parametri a, b i c ovise o brzini prijenosa i nalaze se u tablici na slici 5.

Slika 5

Izraun "Slot time" uzima u obzir samo optiku mreu i veze preko RS 485 protokola, duljine najvie do 20 m. Za dulje RS 485 segmente mora se dodati vrijednost u formulu u "LenghtOF".

Kada je "Slot time" konfiguriran s premalom vrijednosti OLM nee funkcionirati ispravno, na to ukazuje sustav LED-ca te e treptati crveno/zeleno.

11

Ako je "Slot time" premale vrijednosti, treba uzeti minimalne vrijednosti koje su dane u tablici na slici 6.

Slika 6