5.2 profibusфізичний рівень
TRANSCRIPT
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
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
RS-485: Рівні сигналів
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
conductor A: Idle state: approx. +2 V Transmitting state: Minimum voltage approx. +1 Maximum voltage approx. +4 V
http://www.profibus.felser.ch/en/index.html?potentialausgleich.htm
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
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
Активні термінатори - захисне зміщення для стану спокою (Idle state)
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
Подключить к Профибасу?!
Это бред!
B-RED! asu.in.ua
RS-485: кабелі
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
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
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
маркування Fast Connect
кабель Fast Connect
кабель з не круглим перерізом
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
RS-485: підключення під гвинт
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
підключити проводи A = green
B = red
забезпечити надійний контакт
екрану з заземлючим
кільцем
зафіксувати кабель
закрити контакти
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
RS-485: конектори
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
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)
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
RS-485: SUB D
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
№ 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
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
RS-485: Конектори з термінаторами
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
RS485: Daisy Chain
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
RS-485: Конектори з термінаторами з розривом лінії
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
D-type connector Connector with bus termination switched on Connector with bus termination switched on and breaker
RS-485: Відгалуження
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
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
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
RS-485: M12
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
RS-485: Повторювачі (Repeaters)
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
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)
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
RS-485: Повторювачі багатопортові (ProfiHub)
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
• 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
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
RS-485: Повторювачі діагностичні (Diagnostic Repiters)
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
• 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
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
RS-485: приклади топологій
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
• 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
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
RS-485: Активні термінатори шини
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
Активні термінатори коли кінцеві вузли не є Master, щоб можна їх було відключати за необхідності
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
RS-485: кількість станцій
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
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
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
RS-485: довжина ліній зв'язку
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
• максимальна довжина і швидкість зв'язані • репітери для збільшення дистанції
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
RS-485: комплексні структури
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
RS-485: прокладка кабелів
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
• 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
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
• 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
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
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
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
PE (5-проводне TN-S): • N і PE відокремлені, при асиметричному навантаженні – вирівнюючий
струм тече по N
RS-485: вплив живлення потужних споживачів - PE
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
Слайди базуються на книзі Макса Фелсера PROFIBUS MANUAL
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
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
http://www.procentec.com/service-support/faq/profibus/#cabling
http://www.profibus.com/uploads/media/03_PROFIBUS_Design_good_practices.pdf
Как выглядят 7 основных неисправностей profibus в анализаторе PB-DIAG-SUITE:
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
http://plc4good.org.ua/view_post.php?id=111#raz2
Слишком длинный кабель или завышенная скорость обмена
Дополнительные включенные терминаторы или дополнительная нагрузка
Как выглядят 7 основных неисправностей profibus в анализаторе PB-DIAG-SUITE:
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
Часть устройств обнаруживается при подключении с одной стороны, часть только с другой - разрыв сигнального провода
Появление отражений в сигнале - отсутствует терминатор
Как выглядят 7 основных неисправностей profibus в анализаторе PB-DIAG-SUITE:
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
Неправильное подключение питания терминатора
Проблемы только с одним устройством в сети, низкий уровень сигнала на нем
Как выглядят 7 основных неисправностей profibus в анализаторе PB-DIAG-SUITE:
12.10.2015 PROFIBUS фізичн
Симметричный вид - наличие высокого сопротивления на участке