ČVU v Praze, FEL, katedra řídicí techniky Diagnostika Jiří rdlička sítí PROFIBU právná instalace sítí PROFIBU Motivace 1
Fyzická vrstva R485 FM a DP Jednoduchá, robustní, vysoká komunikační rychlost. tíněná Kroucená Dvojlinka. Až 32 stanic připojených na jednom kabelu (segmentu). Optická linka FM a DP Plastové i skleněné vlákno. Vysoká komunikační rychlost. Prostředí s extrémně vysokým rušením. Velké vzdálenosti MBP PA (Manchester Coding Bus Powered) tíněná Kroucená Dvojlinka. Až 32 stanic připojených na jednom kabelu (segmentu). Napájení po sběrnici. Jiskrová bezpečnost -> výbušná prostředí opologie egment 1 R485 M Repeater egment 2 R485 egment 3 Optická linka egment 4 R485 R O O C M Coupler egment 5 MBP Fibre optic links Každý R485 segment má lineární topologii MBP segment je více flexibilní. Umožňuje větvení segmentu. 2
Adresování Každé PROFIBU zařízení je v síti jednoznačně identifikováno svojí PROFIBU adresou. Každému zařízení je přiřazena PROFIBU adresa během zapojení sítě. Existuje několik způsobů nastavení adres: 1 2 4 8 16 32 64 OFF ON Mechanické přepínače na stanici. #21 DP 8 7 6 9 0 5 1 2 3 4 x10 oftwarové nastavení adresy přes PROFIBU. Použití konfiguračního nástroje (Master třídy 2) 8 7 6 9 0 5 x1 1 2 3 4 Některá zařízení používají specializovaný software pro nastavení adres připojitelný například přes sériovou linku. (např. PLC, HMI ) R232 #21 Adresování Existuje 128 rozdílných adres. (0 až 127) Adresa 127 je rezervována pro globální zprávy (broadcast). Nemůže být použita pro zařízení. Adresa 126 je použita pro zařízení jejichž adresa se nastavuje po sběrnici. Zbylých 126 adres (0 až 125) lze přiřadit jednotlivým PROFIBU zařízením. 3
PROFIBU R485, Zapojení tíněná Kroucená Dvojlinka. R485 používá diferenciální kódování dat. (polarita napěťových potenciálů mezi vodiči A-B) tínění kabelu je třeba uzemnit na obou stranách. tínění je provedeno pomocí konektoru u každém zařízení přes uzemnění daného zařízení. Každé zařízení musí být správně uzemněno! Špatné stínění ě í nebo uzemnění ě íbývá áčastou chybou. PROFIBU R485 Zapojení Z jiného zařízení Konektor tíněná, kroucená dvojlinka Do jiného zařízení Data Rx x Uzemnění stínění v každém zařízení Data Rx x Zařízení Zařízení Každé zařízení musí být uzemněno 4
http://centrum.profibus.cz erminátory Pro odstranění odrazů na vedení je nezbytné zapojit terminátory na obou koncích každého segmentu. PROFIBU R485 terminátory musejí být vždy napájeny (i v případě vypnutých zařízení!). Jinak odrazy mohou rušit zbytek sběrnice. Pozor na terminátory zabudované uvnitř některých zařízení. Pouze terminátory na koncích segmentu mají být zapojeny. Špatná terminace sítě je velice častým problémem. 5
erminátor Off On VP (+5V) 390Ω RxD/xD-P 220Ω RxD/xD-N 390Ω DGND (0V) Běžně zabudován v konektoru Lze zapnout/ vypnout Odrazy na vedení a terminace Profibus ignál OK 3 2 1 0-1 -2-3 V Differential signal právná terminace 12Mbit/s erminace na obou koncích ignál pouze s jedním terminátorem 3 erminace 2 pouze na 1 jednom konci 0-1 -2-3 V 6
http://centrum.profibus.cz Příprava kabelu Moderní PROFIBU konektory mají označení pro vstupní a výstupní kabel. oto rozlišení je důležité pro konektory s odpojovací funkcí, kde výstupní kabel je odpojen při zapnutí terminátoru. yto konektory se používají při rozběhu a testování sítě. Dále jsou užitečné při údržbě systému, kdy umožní korektně odpojit část sítě tak, aby zbytek sítě mohl zůstal v provozu. Využití výhod těchto konektorů vyžaduje jejich správné zapojení. 7
Odpojovací konektory erminátor on erminátor off A B A B A B A B Zapojen pouze vstupní kabel Výstupní kabel je odpojen pro terminátor v pozici on Ze zařízení Master Do ostatních zařízení lave Zapojení pro první a poslední stanici segmentu. Zapojení pro ostatní stanice segmentu. Odpojovací konektory právně zapojené konektory umožní odpojit část segmentu. Konektory s terminátorem off Konektory s terminátorem on Master lave lave lave lave právně ukončený segment Izolovaná část Pokud je Master připojen do vstupu konektoru, zbylá část segmentu je vždy správně ukončena. 8
Piggy Back Konektor Pro analýzu, testování a diagnostiku sítě je třeba vybavit každý segment alespoň jedním rozšiřujícím konektorem. piggy back konektor. Rozšiřující konektor nám umožní připojit diagnostické a programovací nástroje bez narušení chodu sítě. Rozšiřující konektory je nejlépe umístit na kraj segmentu. Piggy back Nikdy nepoužívat rozšiřující konektor pro připojení dalších zařízení. Vytváří odbočky. egment Pro vyřešení problému s omezením 32 zařízení na R 485, dělíme síť na galvanicky oddělené segmenty. Použita jsou zařízení Repeater, nebo Optická linka. Do maximálního počtu 32 zařízení na segmentu se počítají všechna zařízení včetně zařízení repeater. Je dobrým zvykem nechat alespoň 10% volné kapacity pro budoucí rozšíření. Většina výrobců uvádí omezení na maximálně 4 zařízení repeater mezi imasterem a zařízením í lave. 9
Layout egment 1 egment 2 Master lave lave lave Repeater Master lave lave lave lave lave lave lave Repeater egment 4 lave lave lave lave lave lave lave Optical Optical Optical egment 3 Link Link Link egment 5 Module Module Module lave lave lave Fibre-optic cable = termination on lave lave lave R485 egment délka kabelu Pro PROFIBU R485 (ype-a) kabel: Komunikační rychlost Maximální délka segmentu 96 9.6 kbit/s 1 000m 19.2 kbit/s 1 000m 45.45 kbit/s 1 000m 93.75 kbit/s 1 000m 187.5 kbit/s 1 000m 500.0 kbit/s 400m 15 1.5 Mbit/s 200m 3.0 Mbit/s 100m 6.0 Mbit/s 100m 12.0 Mbit/s 100m Nízké rychlosti Vysoké rychlosti 10
Odbočky pur-line (odbočky) způsobuje odrazy na sběrnici a jeho použití by mělo být minimální. Každý segment by měl být zapojen jako lineární sběrnice. V případě potřeby lze použít repeater a vytvořit nový segment. ee junction pur line PROFIBU device PROFIBU device R485 - odbočky Komunikační rychlost Celková povolená kapacita odboček Celková povolená délka odboček >1.5Mbit/s 0 0 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 * počteno pro PROFIBU kabel typ A o 30pF/m 11
Zapojení v rozvaděči tínění PROFIBU kabelu by mělo být uzemněno co nejblíže místa vstupu do rozvaděče. Co nejblíže Redukce namáhání Zemění Rozvaděč Vstup kabelu Zapojení v rozvaděči Robustnější zapojení je použít M12 konektor. Umožňuje nezávislé testování vnitřního zapojení. M12 konektor Rozvaděč Zemění 12
Instalace PROFIBU kabelů V případě nebezpečí většího elektromagnetického rušení lze kabely umístit do ocelového potrubí. Nejlépe plné ocelové. Ne plastové. Ne mřížové. Instalace PROFIBU kabelů Pro snížení vlivu rušení je důležité oddělit kabely sběrnice od ostatních kabelů. Kategorie I citlivé a bezpečné kabely: běrnice a LAN kabely (PROFIBU, Ai, Ethernet atd.) tíněné datové kabely (tiskárny, R232 atd.) tíněné kabely o nízkém napětí ( 25V). Nízkonapěťové napájení (AC 25V, DC 60V). 13
Instalace PROFIBU kabelů Kategorie II střední napětí: Kabely DC napětí > 60V a 400 V Kabely AC napětí > 25V a 400 V Kategorie III vysoké napětí a rušení: Kabely DC a AC napětí > 400 V Kabely s velkým proudem. Motory, pohony, měniče elefonní kabely. Kategorie IV: Kabely s rizikem úderu blesku. (např. venkovní vedení mezi budovami). Instalace PROFIBU kabelů Doporučené vzdálenosti mezi kabely: 20 cm Cable Category I 10 cm Cable Category II 10 cm Cable Category III 50 cm 50 cm Cable Category IV 50 cm 14
http://centrum.profibus.cz ČVU v Praze, FEL, katedra řídicí techniky Děkuji Vám za pozornost. Jiří rdlička 15