Vorlesung Prozessautomatisierung Kommunikationssysteme fr die Prozess Automatisierung Teil
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Vorlesung Prozessautomatisierung Kommunikationssysteme für die Prozess. Automatisierung (Teil 3) 29. Januar 2003 Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes Fachbereich Elektrotechnik Goebenstr. 40 66117 Saarbrücken Januar 2003 / Prozessautomatisierung Blatt 12. 1 Prof. Dr. -Ing. Benedikt Faupel
Thema heute Grundlagen für die Prozessautomatisierung : „Kommunikationssysteme für die Automatisierungstechnik – Teil 3 / Profibusrealisierung mit S 7 Bisherige Themen • Serielle Kommunikation (RS 485) • Kommunikationsorganisation (Master-Slave-Struktur, Token-Pasing-Verfahren) • Glasfaserübertragungsmedium (Vorlesung Kunz) Januar 2003 / Prozessautomatisierung Blatt 12. 2 Prof. Dr. -Ing. Benedikt Faupel
Übertragungsstandards Quelle: Technische FH Berlin, Linnemann Januar 2003 / Prozessautomatisierung Blatt 12. 3 Prof. Dr. -Ing. Benedikt Faupel
ISO/OSI-Modell für Kommunikationsstandards Schichten 5 -7: anwendungsorientiert Zugriff auf die Daten Schichten 1 -4: Netzorientiert Festlegungen des Daten. Transportes von A nach B Januar 2003 / Prozessautomatisierung Blatt 12. 4 Prof. Dr. -Ing. Benedikt Faupel
ISO/OSI-Modell Aufbau Layer 1 (physikalische Schicht): • Festlegung der physikalischen Übertragungsweise Kodierung (NRZ), Medium (TW), Übertragungsstand (RS 485) Layer 2 (Verbindungs- oder Sicherungsschicht): • Fehlererkennung und –behebung von Daten aus Schicht 1 • Verbindungsherstellung und –überwachung zwischen Sender und Empfänger • Zugriffssteuerung in lokalen Netzen (Token-Pasing-Verfahren) Layer 3 (Netzschicht): • Festlegung Auf- und Abbau von Verbindungen und Wegauswahl für das Zustandkommen der Verbindung zwischen Sender und Empfänger Überwachung des Datenverkehrs im Netz Januar 2003 / Prozessautomatisierung Blatt 12. 5 Prof. Dr. -Ing. Benedikt Faupel
ISO/OSI-Modell Aufbau Layer 4 (Transportschicht) • Kontrolle der Datenübertragung • Überwachung während der Datenübertragung (Transportfehler) • Datenaufbereitung für die Übergabe nach Schicht 5 Layer 5 (Sitzungsschicht) • Festlegung wie Verbindungen zwischen verschiedenen Teilnehmern auf das Transportsystem zugreifen können. • Zuordnung und Verwaltung von Adressen mit logischen Namen Layer 6 und 7 (Darstellungsschicht, Anwendungsschicht) • Dienste zur Decodierung empfangener Daten für nächsthöherer Ebene. • Schnittstelle zur Anwendung (Softwareprogramm) Januar 2003 / Prozessautomatisierung Blatt 12. 6 die Prof. Dr. -Ing. Benedikt Faupel
PROFIBUS-Varianten Schicht 1 – Schicht 7 PA FMS-Application RS-485 / LWL Januar 2003 / Prozessautomatisierung Blatt 12. 7 Prof. Dr. -Ing. Benedikt Faupel
PROFIBUS-Varianten Profibus-DP • Nur Verwendung der Layer 1 und 2 • Schlanke Struktur mit schneller Datenübertragung • User Interface als Schnittstelle für Anwendungsprogramme • Einsatz für Kommunikation zwischen AG und dezentraler Peripherie Profibus-FMS • Verwendung der Layer 1, 2 und 7 • FMS = Anwendungsprotokoll und Kommunikationsdienste • Einsatz für Kommunikation zwischen AG und übergeordneten PC‘s Beide verwenden das gleiche Übertragungsmedium (-technik) Januar 2003 / Prozessautomatisierung Blatt 12. 8 Prof. Dr. -Ing. Benedikt Faupel
Einsatzgebiete PROFIBUSVarianten Profibus-FMS Profibus-DP Januar 2003 / Prozessautomatisierung Blatt 12. 9 Prof. Dr. -Ing. Benedikt Faupel
Physikalische Schicht PROFIBUS DP – FMS Übertragungsverfahren • RS 485, halbduplex, asynchron, NRZ-Formatierung • Übertragungsrate abhängig von der Segmentlänge • Leitungsabschluss erforderlich • Kupferleitung oder Glasfaser LWL-Technik • Netzausdehung bis zu 15 km • Hohe Störsicherheit • Glasfaser oder Plastikfaser einsetzbar Januar 2003 / Prozessautomatisierung Blatt 12. 10 Prof. Dr. -Ing. Benedikt Faupel
LWL Anschluss Bild 1. 7 Siemens, S. 20 Bild 1. 8, Siemens, S. 20 Januar 2003 / Prozessautomatisierung Blatt 12. 11 Prof. Dr. -Ing. Benedikt Faupel
Buszugriffssteuerung PROFIBUS Bild 1. 16 Siemens, Token-Bus-Verfahren, S. 32 Bild 1. 17 Siemens, Master Slave Verfahren, S. 33 Januar 2003 / Prozessautomatisierung Blatt 12. 12 Prof. Dr. -Ing. Benedikt Faupel
Datenaustausch mit PROFIBUS-DP Bild 2. 1, Siemens, S. 34 Bild 2. 2, 2. 3, Siemens, S. 35 Januar 2003 / Prozessautomatisierung Blatt 12. 13 Prof. Dr. -Ing. Benedikt Faupel
Gerätetypen DP-Master, Klasse 1 • Austausch zyklischer Nutzdaten mit DP-Slaves über Protokollfunktion Data-Exchange • Austausch von Parametrier- und Konfigurationsdaten bei Anlauf-, Wiederanlauf DP-Slave • Austausch von Nutzdaten bei Anforderung an Master nur nach vorheriger Parametrierung und Konfiguration • Selbständige Meldung von Diagnose- und Prozessergebnissen DP-Master, Klasse 2 • Weitergehende Funktionalitäten (PG, Diagnosegeräte für Profibus) (Adressänderung) Januar 2003 / Prozessautomatisierung Blatt 12. 14 Prof. Dr. -Ing. Benedikt Faupel
Datenaustausch zwischen DPGeräten Ausgangspunkt für Kommunikation: • Initiator über Requestanfrage vom Master an Slave • Aufrufttelegramm haben hohe Priorität • Antwortelegramm haben niedrige Priorität Ausnahme für Mitteilung des Slaves über anstehende Diagnosemeldungen Bild 2. 5, Siemens, S. 41 Bild 2. 6, Siemens, S. 41 Januar 2003 / Prozessautomatisierung Blatt 12. 15 Prof. Dr. -Ing. Benedikt Faupel
Einrichten von DP-Slaves Bild 2. 4, Siemens, S. 38 Januar 2003 / Prozessautomatisierung Blatt 12. 16 Prof. Dr. -Ing. Benedikt Faupel
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