PROFIBUS Handbuch - see-solutions

1 2009 Max FelserPROFIBUS HandbuchEine Sammlung von Erl uterungen zu PROFIBUS NetzwerkenObwohl alle Informationen und Angaben in diesem Dokument sorgf ltig gepr ftwurden, kann keinen Verantwortung f r allf llige Fehler in diesem Dokumentoder daraus folgende Sch den bernommen werden in diesem Dokument verwendet ohne daraus einenAnspruch oder Zitate aus diesem Dokument sind mit Angabe der Quelle Handbuch 2009 Max FelserAutorDieses Dokument wird laufend als on-line Version nachgef FachhochschuleProf. Max FelserTechnik und InformatikPROFIBUS KompetenzzentrumJlcoweg 1CH-3400 ist die Version vom: 2009 Max .. 2 Stationen 3 Adressierung der 4 Beziehungen 5 Zyklische 6 Azyklische 6 Funktionsumfang und Standards .. 7 Normierung 9 Richtlinien und -Inbetriebnahme .. 10 Schritt 1: Vorbereiten 11 GSD 12 Schritt 2: Planen 15 Schritt 3: Installieren 15 Schritt 4: Inbetriebnahme.

2 16 Funktionelle Sicherheit 17 Erh hte Verf gbarkeit .. 17 GSD Editor 18 Busmonitore 19 Master Simulatoren 2 bertragungstechnik .. 25 Elektrische bertragung 26 Elektrische 27 Reflektionen und Busabschluss 28 Busabschluss f r RS 29 Busabschluss im 29 Aktiver 30 Stichleitungen bei RS 31 Buskabel 31 Kabell 32 Abisolation des 33 Anschluss-Stecker 34D-Sub 35 Unterbrechende 36 Montage der 37M12 38M12 38 Repeater HandbuchII 2009 Max 41 Auslegung des RS 485 Netzwerkes 43 Maximale Anzahl 44 Maximale 44 Komplexe 45 Isolation von 45 Installationskontrolle 46 Kabeltester 49 NetTEST - MBP bertragungstechnik .. 52 Netzwerk Auslegung 53DP/PA 54DP/PA 56 Kabel f r PROFIBUS PA mit 57M12 MBP 57 Betrachtungen zur Eigensicheren Installation (LWL) bertragungstechnik.

3 59 Systemaufbau 60 LWL-Konverter 61 Lichtwellenleiter 62 LWL Stecker 62 Netzwerkaufbau 62 Isolation eines Ger 63 Grosse 64 Erh hte Verf 65 Zeit-Berechnungen 66 Pegelkontrolle St rungen (EMV) .. 67 Allgemeine Richtlinien 68 Einsatz von Kabelkan len 69 Verlegung in einem Schaltschrank 69 Potentialausgleich 3 FDL: Daten f r die Daten bertragung .. 75 SDN: Send Data with No acknowledge 75 SDA: Send Data with Acknowledge 76 SRD: Send and Request Data 76 CSRD: Cyclic Send and Request Data 76 MSRD Send Request Data with Multicast Reply 77CS: Clock Synchronisation : Management Dienste .. 78 Lokale Dienste 79 Stations bergreifende Dienste 79 FDL Parameter : Mediums-Zugriff .. 80 Prinzip des Master - Slave 2009 Max 81 Prinzip des Token - Passing 81 Entfernen und Hinzuf gen von Teilnehmern 84 Token Umlaufzeit 85 Zustandsmaschine.

4 86 UART Codierung 87 Telegrammformate 88L 90 Service Access 92Pr und Zeitverh ltnisse .. 93 Zeitverh ltnisse .. 94 Fehlererkennung 95 Fehlerkorrektur 96 Fehlerdiagnose 4MS0: Zyklischer eines DP-Slave .. 99 Zust nde des DP-Slave 100 Initialisierungssequenz 101 Belegung der SAP nderungen .. 103 Set_Parameter Telegramm 106 Set_Parameter Sequenz 106 Parameter in der GSD .. 108 Definition der Module 108 Kompaktes 108 Spezielles 110 Module in der GSD 112 Telegramme auf dem Bus 112 Konfiguration 112 Konfiguration best .. 113 Diagnoseabfrage 114 Codierung der Diagnose 116 Diagnosebl cke Datenaustausch .. 119 Zustand des Master Klasse 1 120 Global Control Telegrammformate 121 SYNC und FREEZE Befehle Datenaustausch .. 123 Publisher 124 Subscriber.

5 125 Rechnung f r Einzelmaster 126 Sch tzformel HandbuchIV 2009 Max 127 Sch tzformel PA 127 quidistanter Zyklus 128 Isochroner Zyklus 5MS1/MS2: Azyklischer .. 132DP-V1 Ger temodell 133I&M Funktionen 133I&M0 133 Azyklische Dienste Verbindung .. 135 Verbindungskontrolle 135 Azyklische Dienste 136 Alarmbehandlung Verbindung .. 140 Verbindungsaufbau 141 Verbindungs berwachung 141 Verbindungsabbau 142 Azyklische Dienste .. Tabellen .. 143 Belegung der SAP 144 Codierung der DP-V1 Funktionen .. teklassen .. 148 Baugruppen 149 Bauteile 150 Eigenbau mehr als 18 Jahren besch ftige ich mich mit dem PROFIBUS imUnterricht an der Hochschule, mit Workshops f r die Industrie und mitProjektarbeiten der Studenten zusammen mit der Dokument stellt den Versuch dar, das angesammelte Wissenaus verschiedenen Quellen um und ber den PROFIBUS zusammeln, zusammen zu tragen und als ein Nachschlagewerk zurVerf gung zu aktuelle Ausgabe wird laufend erweitert, ist aber leider wedervollst ndig noch in allen Teilen Konsistent im freut mich, von den Lesern und Anwendern zu h ren wieweitmeine Ausf hrungen brauchbar sind, sich Fehler eingeschlichenhaben oder welche Fragen noch offen sind, was soll als n chstesdokumentiert werden?

6 1 Vorwort 2009 Max FelserBurdorf, FelserStruktur des DokumentsWer neu ist mit dem PROFIBUS sollte mit dem ersten Kapitel mit derEinf hrung zur Struktur eines PROFIBUS Systems r Anwender sind ein Kapitel mit Angaben zum Vorgehen bei derAnlageplanung und ausf hrliche Richtlinien f r die Installation der Kabelaufgef Fachleute finden ein Kapitel ber Erfahrungen mitWerkzeugen, Listen von Normen und Details zu den Codierungen dereinzelnen Dienste (FDL, MS0, MS1/MS2). PROFIBUS Handbuch2 2009 Max Felser1 EinleitungIn diesem Kapitel soll aufgezeigt werden, wie ein PROFIBUS -System grunds tzlich strukturiert ist und woman die Normen der einzelnen Teile findet. In einem weiteren Teil wird aufgezeigt, wie man einePROFIBUS Anlage plant und welche Werkzeuge dazu zur Verf gung stehen. legt die technischen Merkmale eines seriellen Feldbussystems fest, mit dem verteilte digitaleAutomatisierungsger te von der Feldebene bis zur Zellenebene miteinander vernetzt werden k ist ein Multi-Master System und erm glicht dadurch den gemeinsamen Betrieb von mehrerenAutomatisierungs-, Engineering- oder Visualisierungssystemen mit den dezentralen Peripherieger ten aneinem Bus.

7 PROFIBUS unterscheidet unterschiedliche Ger basiert auf anerkannten internationalen Standards. Die Protokollarchitektur orientiert sich amOSI (Open System Interconnection) Referenzmodell, entsprechend dem internationalen Standard ISO bernimmt jede bertragungsschicht genau festgelegte Aufgaben: Die Schicht 1 (Physical Layer)definiert die bertragungsphysik, Schicht 2 (Data Link Layer) das Buszugriffsprotokoll und Schicht 7(Application Layer) die Anwendungsfunktionen. Die Profile der Anwendung (User Layer) bestimmen wie dieKommunikationsfunktionen in unterschiedlichen Ger teklassen und Anwendungen verwendet PROFIBUS bietet unterschiedliche Dienstleitungen f r die Automatisierungstechnik an: zyklischerDatenaustausch f r Prozessdaten und azyklischer Datenaustausch f r unterscheidet folgende Arten von Stationen oder Ger tetypen:Master bestimmen den Datenverkehr auf dem Bus.

8 Ein Master darf Nachrichten ohne externe Aufforderungaussenden, wenn er im Besitz der Buszugriffsberechtigung (Token) ist. Master werden auch als aktiveTeilnehmer sind Peripherieger te wie beispielsweise Ein-/Ausgangsger te, Ventile, Antriebe und Me erhalten keine Buszugriffsberechtigung, d. h. sie d rfen nur empfangene Nachrichten quittieren oder aufAnfrage eines Masters Nachrichten an diesen bermitteln. Slaves werden als passive Teilnehmer be-zeichnet. Sie ben tigen nur einen geringen Anteil des Busprotokolls, dadurch wird eine aufwandsarme Im-plementierung erm und Slave k nnen f r unterschiedliche Protokolle wie FSM (Fieldbus Message Specification) DP (Decentral-Peripherie)eingesetzt werden. Darum wird bei der Bezeichnung oftmals das Protokoll vorangestellt:Der DP-Master kontrolliert ein DP-System, der DP-Slave ist Teil eines DP-Master kann in einem DP-System eine unterschiedliche Funktion bernehmen.

9 Diese Funktion wirdals Klasse bezeichnet:DP-Master der Klasse 1:Dies sind Controller eines DP-Systems und der ihm zugeordneten DP-Slave. Typischerweise handelt essich dabei um Steuerungen, SPS oder industrielle PC basierte Systeme. DP-Master der Klasse 2:Dies sind Werkzeuge f r Inbetriebnahme, Engineering und Unterhalt. Sie erlauben das Laden vonProgrammen in Steuerungen und die Diagnose und Parametrierung von DP-Slave. Typischerweise handeltes sich dabei um PC basierte 2009 Max FelserDP-Master der Klasse 3:Ist ein Uhrenmaster und verteilt die Station - ob Master oder Slave - in einem DP-System verf gt ber eine eindeutige der StationenJede PROFIBUS Station muss f r die Kommunikation eine eindeutige Adresse haben. DiesePROFIBUS-Adressen werden in einem Byte codiert und und umfassen den Bereich von 0 - und Optische-Link-Module (OLM) bertragen die Telegramme transparent von einem Segmentzum anderen und brauchen darum keine eigene Werte der Adressen sind aber reserviert und k nnen nicht mehr frei vergeben werden:AdresseNutzung0ist reserviert f r Diagnosewerkzeuge wie Programmierger te1.

10 NDie Adressen der Master-Stationen sollten bei den tiefsten Adressen beginnen. Somit hat eineinzelner Master die Adresse Master-Stationen haben die Adressen 2, .. 125 Somit bleiben in einem PROFIBUS Netzwerk mit einem Master maximal 124 Adressen frei f rdie reserviert als Auslieferungsadresse (default) f r Stationen, deren Adresse ber den Buseingestellt werden kann. Dies wird im Kapitel ber Adress nderungen n her erl reserviert f r Adressierung an Alle und an Gruppen (broadcast) und kann somit nicht aneiner Station eingestellt Handbuch4 2009 Max einzelnen Stationen in einem DP-System haben unterschiedliche Beziehungen zueinander:Diese einzelnen Beziehungen zwischen Master und Slaves (MS) haben unterschiedliche Aufgaben undEigenschaften:Zyklische Daten bertragung: MS0 = DP-Master der Klasse 1 mit DP-Slave zyklisch unter Nutzung des DP-V0 ProtokollsAzyklische Daten bertragung:MS1 = DP-Master Klasse 1 mit DP-Slave azyklisch unter Nutzung des DP-V1 ProtokollsMS2 = DP-Master Klasse 2 mit DP-Slave azyklisch unter Nutzung des DP-V1 ProtokollsIn der obenstehenden Abbildung ist auch eine Beziehung zwischen Master (MM) aufgef hrt.