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PROFIBUS DP im FZ Jülich H. Kleines - Zentrallabor für Elektronik (ZEL) - PROFIBUS: Industriell etabliertes Feldbussystem, also zur Kommunikation mit Sensoren,

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1 PROFIBUS DP im FZ Jülich H. Kleines - Zentrallabor für Elektronik (ZEL) - PROFIBUS: Industriell etabliertes Feldbussystem, also zur Kommunikation mit Sensoren, Aktoren und SPSen Historie: Arbeiten zur Prozesskommunikation, vielfältige Industriekooperationen Schlüssel zur Integration industrieller Automatisierungs- technologie in der Forschung Anwendungsspektrum: Slow Control, Neutronen- Streuung Entwicklung diverser PROFIBUS-Baugruppen + PROFIBUS-Software unter Linux

2 Überblick PROFIBUS Technische Merkmale Hybrider Medienzugang: –Token Passing –Master/Slave Hamming-Distanz 4 deterministisch Profil DP für low cost I/O: Abbildung von Slave I/Os in den Speicher des Masters 9,6 kBaud - 12 MBaud Physical Layer: –RS485 –Fibre (Glas and Plastik) –IEC 1131 (eigensicher) Wichtigste Felbustechnologie in Europa ( > 2 Mio. installed nodes) Optimiert für Prozess-Kommunikation Kostengünstiger Anschluss für Feldgeräte Slave Devices PROFIBUS

3 Anforderungen an Feldbusse kurze Reaktionszeiten deterministisch kurze Nachrichtenlängen Störsicherheit Zuverlässigkeit herstellerunabhängig einfach preiswert flexibel Verkabelungsaufwand Anwendungs-Unterstützung Tools zur –Planung + Projektierung –Inbetriebnahme –Wartung Verfahrenstechnik –PROFIBUS PA / DP –Foundation Fieldbus Fertigungstechnik –PROFIBUS DP + FMS –Interbus S –Sercos Gebäudetechnik –EIB –LON –PROFIBUS FMS Automobiltechnik –CAN –ABUS Sensorbusse –ASI

4 Warum PROFIBUS? Historie: Prozesskommunikation, vielfältige Industriekooperationen Zentrales Ziel: verstärkter Einsatz industrieller Automatisierungstechnik –Einsatz von SPSen: Programmierung durch Techniker –Einsatz von dezentraler Peripherie –professioneller mechanischer und elektrischer Aufbau –drastische Reduktion des Verkabelungsaufwands –Preis/Leistung, Robustheit, Verfügbarkeit Marktführer Siemens => PROFIBUS DP: einfach, effektiv, breites Produktspektrum, skalierbar

5 Beispiel 1: Atomic Beam Source Target für ANKE an COSY erzeugt polarisierten Atom- strahl Vielzahl von Vakuum- Pumpen, Druckmessern, Schrittmotoren, HF Generatoren, Ventilen, Flußregelern, Temperaturreglern, etc. > 200 serielle, analoge und digitale Anschlüsse Prozessleitsystem mit WinCC unter Windows NT => industrielles Design 4 S7-300, 2 ET200 M, Gateway zu seriellen Geräten Kopplung an DAQ: privates Protokoll

6 Beispiel 2: Neutronen-Streuung Equipment: Motoren, Encoder, digitale + analoge EAs Forschung => Linux Ausrüstung mehrerer Spektrometer: –KWS1, KWS2, KWS3, HADAS, SV29, SV30, PI-Spektrometer –Referenz-Architektur für FRM II SIMATIC S7 ENCODER PROFIBUS-DP SMP SM CONTROLLER ET 200 Ethernet (TACO) Direkt angebundenModular I/O systems Pt 100 Digital I/O-s General Purpose IN/OUT CPCI System unter Linux

7 PROFIBUS Hardware des FZJ (Master) Masterbaugruppen für –PCI –CompactPCI –VME Basistechnologie aus industrieller Kooperation Profibus-Firmware als Porting-Kit von Fa. Softing CPU: MC68340 Profibus Chip: ASPC2 Leitungsredundanz

8 PROFIBUS Hardware des FZJ (Slave) Baugruppen ohne CPU: basieren auf SPM2 (8 Byte Prozess I/O): –einfache digitale und anloge E/A –SMP-Bus Interface –Interface zur Schrittmotor- Steuerung von Göttingen Baugruppe mit CPU: Bestückung der Master- baugruppe mit SPC4 –Gateway zwischen PROFIBUS DP und RS232/RS485

9 PROFIBUS Software des FZJ Am Markt verfügbare Lösungen basieren auf Windows NT Für Forschung: Treiber für Linux und LynxOS Konfigurations- und Dialog-Werkzeuge für Linux (mit Qt) Linux User Space Linux Kernel Space Hardware profilib Treiber Log File dpconfigpbd Konfig File dpdialogApp. 1App. N

10 Zukünftige Aktivitäten Beobachtung von Alternativen Foundation Fieldbus –nur Process Control –komplex –noch rel. wenig Produkte Ethernet (z.B National Instr.) –teilweise zu teuer –fehlende Protokolle –evtl. OPC => PROFIBUS support USB, Firewire Interbus S –verliert an Bedeutung CAN –nicht skalierbar –unzureichende Standardisierung –zu wenig Produkte ASI Entwicklungen möglichst wenig!! Anwendung von PROFIBUS isochroner PROFIBUS Redundanz (Industrieprojekt)


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