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1 Advanced Industrial Automation PROFIBUS Harald Brück, SDT-TS Juli 2003 Automation & Drives.

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1 1 Advanced Industrial Automation PROFIBUS Harald Brück, SDT-TS Juli 2003 Automation & Drives

2 2 Advanced Industrial Automation Themenübersicht Überwachung mit dem Konfigurator Feldbusankoppler PRT1-COM Einsatzbereiche Konfigurator C200HW-PRM21 Anzeigen C200HW-PRM21 Einstellungen Einführung, Geschichte Allgemeine Profibus-Theorie Profibus DP-Theorie Buszykluszeiten Profibus DP V1/V Hinweis: Mausklick auf Omron führt zu diesem Bildschirm zurück. OSI-Referenz-Modell 9 GSD-Datei 9595 Profile 97 Omron Slave C200H-PRT Omron Slave CQM1-PRT Umrichter 3G3FV 125 CQM1-PRT21 Datenkonsistenz 120 Merkmale 10 Physikalische Schicht 21 RS485- Installation 29 C200HW-PRM21 Adresszuordnung 56 Funktionen CLEAR SYNC, FREEZE 113

3 3 Advanced Industrial Automation Einführung PROFIBUS = PROcess FIeldBUS PROFIBUS = PROcess FIeldBUS PROFIBUS ist ein Industrie-Netzwerk: PROFIBUS ist ein Industrie-Netzwerk: PROFIBUS eingeführt 1992 als DIN19245 PROFIBUS eingeführt 1992 als DIN19245 Ein deutscher Feldbus. Ein deutscher Feldbus. Wird von den meisten Firmen unterstützt. Wird von den meisten Firmen unterstützt. Wird von Kunden in Deutschland akzeptiert. Wird von Kunden in Deutschland akzeptiert.

4 4 Advanced Industrial Automation Geschichte (1) 1987: PROFIBUS startete als Entwicklungsprojekt1987: PROFIBUS startete als Entwicklungsprojekt –Konsortium von Firmen –Deutsche Forschungs-Institute –Gefördert von der deutschen Regierung 1991: als Standard DIN19245 zugelassen1991: als Standard DIN19245 zugelassen –Teil 1:Physikalische Schicht Data Link Layer (FDL) –Teil 2:Anwendungsschicht (FMS) 1993: Erste Erweiterung zu DIN19245: Teil 31993: Erste Erweiterung zu DIN19245: Teil 3 -Optimiert für schnelle dezentrale E/A - Anwendung

5 5 Advanced Industrial Automation Geschichte (2) 1995: Zweite Erweiterung zu DIN19245: Teil 41995: Zweite Erweiterung zu DIN19245: Teil 4 -Optimiert für explosionsgeschützte Anwendung 1996: DIN19245 wird Teil der europäischen EN : DIN19245 wird Teil der europäischen EN EN50170: PROFIBUS mit P-NET und WorldFIP Seit 1999: Weltweiter Standard durch IEC 61158Seit 1999: Weltweiter Standard durch IEC DP/V1: azyklische Kommunikation für Parameter -DP/V2: Isochroner Modus, Slave–Querkommunik. für Anwendungen bei Antrieben für Anwendungen bei Antrieben Weitere Entwicklungen:Weitere Entwicklungen: -ProfiSAFE: für den Einsatz in Sicherheitsanwend. -PROFInet für die nahtlose Anbindung ans Ethernet

6 6 Advanced Industrial Automation Profi- bus- Über- sichten EN / IEC Geräte – Profile Prozess - Automation PROFIBUS-PA IEC Versorgung über den Bus Fabrik - Automation PROFIBUS-DP RS 485 / FO - Konfigurierbar - weit verbreitet Schnell Vorläufer des heutigen Profibus PROFIBUS-FMS RS 485 / FO - Für alle Ebenen einsetzbar - Multimaster Kommunikation Universal Ex

7 7 Advanced Industrial Automation Einsatzbereiche CNC Area Controller Ethernet/TCP/IPTCP/IP/Ethernet Ethernet / früher Profibus-FMS PROFIBUS-DPPROFIBUS-PA Fabrik Ebene Buszyklus Zeit < 1000 ms Zellen Ebene Buszyklus Zeit < 100 ms FeldEbene Buszyklus Zeit < 10 ms PC/VME VME/PC PLC DCS

8 8 Advanced Industrial Automation Einsatz des Profibus-DP bei Omron Zur Ankopplung von Geräten anderer Hersteller

9 9 Advanced Industrial Automation Profibus im ISO/OSI-Modell PA-Profile FMS Geräte Profile IEC Interface* FMS IEC Anwender Schichten (3)-(6) (7) Data Link (2) Physik (1) nicht benutzt PA EN / IEC 61158PROFIBUS Richtlinien + Profile DP DP-Erweiterungen Fieldbus Data Link (FDL) Fieldbus Message Specification (FMS) DP-Profile RS-485 / LWL DP Basis-Funktionen

10 10 Advanced Industrial Automation Merkmale Physikalische Schicht: RS-485, LWL, IEC Physikalische Schicht: RS-485, LWL, IEC PROFIBUS ist ein Master/ Slave- Protokoll PROFIBUS ist ein Master/ Slave- Protokoll Max. 126 Teilnehmer (32 pro Segment) Max. 126 Teilnehmer (32 pro Segment) Buszugriff (MAC= Media Access Control ): Buszugriff (MAC= Media Access Control ): – Token passing (Master Master) – Polling (Master Slave) Anwendungsschicht: Anwendungsschicht: – FMS für Meldungs- basierte Kommunikation – DP für Dezentrale-E/A und Echtzeit – PA für den Ex-Bereich Prozess-Automation

11 11 Advanced Industrial Automation Profibus-Merkmale 2 Das Buszugriffsverfahren ist für alle Profibus- Variationen gleich (FMS/DP/PA)Das Buszugriffsverfahren ist für alle Profibus- Variationen gleich (FMS/DP/PA) Offenes Kommunikations-ProtokollOffenes Kommunikations-Protokoll Kombinationen von FMS/DP/PA auf einem NetzwerkKombinationen von FMS/DP/PA auf einem Netzwerk FMS/DP könnte auf dem gleichen Kabel kombiniert werden, da sie das gleiche physikalische Medium benutzen (RS-485/LWL)FMS/DP könnte auf dem gleichen Kabel kombiniert werden, da sie das gleiche physikalische Medium benutzen (RS-485/LWL) FMS: Multi-Master und Multi-Slave KommunikationFMS: Multi-Master und Multi-Slave Kommunikation

12 12 Advanced Industrial Automation Profibus Netzwerk-Topologie Busstruktur (Linie)Busstruktur (Linie) Abschlusswiderstände an beiden Enden Andere Topologien sind möglich: Ring (LWL), Baum (mit Hilfe von Repeater) Teilnehmer können während des Betriebes entfernt und auch hinzugefügt werden.Teilnehmer können während des Betriebes entfernt und auch hinzugefügt werden. Mit Hilfe von Repeatern können auch mehrer, verschiedene Unternetze angeschlossen werden (auch unterschiedliche Übertragungsmedien)Mit Hilfe von Repeatern können auch mehrer, verschiedene Unternetze angeschlossen werden (auch unterschiedliche Übertragungsmedien) AbschlussAbschluss Station Station n

13 13 Advanced Industrial Automation Profibus FMS PROFIBUS-FMS kann als Vorläufer des Profibus DP angesehen werden. Es war ein Multi-Master-Netzwerk für SPS, PC, Bediengeräte und E/A. Aktive Stationen, Master-Geräte Passive Stationen (Slaves) werden gepollt PROFIBUS FMS PC SPS

14 14 Advanced Industrial Automation Profibus-FMS-Merkmale FMS war die Eier-legende-Woll-Milch-Sau.FMS war die Eier-legende-Woll-Milch-Sau. Ein Netz für alle Anwendungen war das Entwick- lungsziel, wodurch FMS nichts richtig konnte.Ein Netz für alle Anwendungen war das Entwick- lungsziel, wodurch FMS nichts richtig konnte. Multi-Master und Multi-Slave KommunikationMulti-Master und Multi-Slave Kommunikation Ein Slave konnte mit mehreren Mastern gleichzeitig Daten austauschen. (Ein Merkmal, dass nie gebraucht wird)Ein Slave konnte mit mehreren Mastern gleichzeitig Daten austauschen. (Ein Merkmal, dass nie gebraucht wird) Das viel zu umfangreiche MAP-Protkoll wurde auf eine Hardware umgesetzt, die viel zu langsam war.Das viel zu umfangreiche MAP-Protkoll wurde auf eine Hardware umgesetzt, die viel zu langsam war. Peer-to-peer, Broadcast, Multicast-KommunikationPeer-to-peer, Broadcast, Multicast-Kommunikation Zyklischer und azyklischer DatentransferZyklischer und azyklischer Datentransfer

15 15 Advanced Industrial Automation Profibus DP Ein typisches PROFIBUS-DP- Netz hat nur einen Master, die SPS. Andere Geräte werden als Slave angesprochen: E/A, SPS, Bediengeräte MasterPROFIBUS-DP Slave (SPS) SlaveAntriebSlave (E/A) Slave RS 485 bis zu 12 MBit/s SPS

16 16 Advanced Industrial Automation Profibus-DP-Merkmale Echtzeitkommunikation zwischen der Master-SPS und den Slaves in der FeldebeneEchtzeitkommunikation zwischen der Master-SPS und den Slaves in der Feldebene Es gibt 3 Leistungsstufen DP-V0, DP-V1 und DP-V2Es gibt 3 Leistungsstufen DP-V0, DP-V1 und DP-V2 DP-V0: GrundfunktionalitätenDP-V0: Grundfunktionalitäten -zyklischen Datenaustausch max 244 Byte pro Slave -Konfigurierbar mit Hilfe von GSD-Dateien -Diagnosedaten abrufbar DP-V1: Azyklische Übertragung für ParameterDP-V1: Azyklische Übertragung für Parameter DP-V2: Isochroner DatenaustauschDP-V2: Isochroner Datenaustausch

17 17 Advanced Industrial Automation PROFIBUS-DP RS 485 up to 12 MBit/s Area Controller (SPS) Engineering Tool PROFIBUS-PA IEC mit kBit/s I Segment- coupler/Link Transmitter + Profibus-PA

18 18 Advanced Industrial Automation Profibus-PA-Merkmale Für Anwendungen im explosionsgeschützten BereichFür Anwendungen im explosionsgeschützten Bereich Ankopplung an Profibus-DP über ein GatewayAnkopplung an Profibus-DP über ein Gateway Vollkommen andere Übertragungshardware:Vollkommen andere Übertragungshardware: IEC (= IEC oder MBP)IEC (= IEC oder MBP) -Feste Geschwindigkeit 31,25 kBit/s -Bitsynchron, Manchester kodiert -Geschirmte, verdrillte Zweidrahtleitung -Stromversorgung über die Busdrähte -Zusätzliche Checksumme

19 19 Advanced Industrial AutomationPROFIBUSKonfigurations-Tool System Konfiguration Geräte-Stamm-Daten - Dateien (GSD- Dateien) PL C PROFIBUS GSD GSD GSD GSD GSD GSD SPS Konfiguration mit Geräte-Stamm-Daten(GSD)- DateienKonfiguration mit Geräte-Stamm-Daten(GSD)- Dateien Netzwerk-Konfiguration

20 20 Advanced Industrial Automation Antriebe AC Drives DC Drives Dezentrale E/A Binäre E/A Analoge E/A Regler TimerCounter ID-Systeme GatewaysAS-Interface(DeviceNet) Tools Konfiguration Bus Monitor Bus MonitorEngineering Host Interfaces VAX Computer VME Computer Netzwerkkomponenten Repeater Fibre optics Kabel Steuergeräte SPS/NC/RC VME, PC Workstation Software Driver DOS/Windows/NT/95RT-OS/OS9/VRTXVxWorks/PSOS+ OS2, QNX UNIX/VMS Service Development Support Implementation Support Training HMI Bediengeräte Text Displays Ventile Pneumatische Ventile Magnetische Ventile Instrumente Füllstand FüllstandDurchflußDruckTemperatur Profibus-Produkte auf dem Markt

21 21 Advanced Industrial Automation –Schicht 1 des ISO/OSI- Modells –Definition des Mediums (Hardware), der Kodierung und der Geschwindigkeit der Übertragung –Es spezifiziert die Bits, Bytes, Stromversorgung und Signalpegel PROFIBUS definiert 3 verschiedene Übertragungsmedien:PROFIBUS definiert 3 verschiedene Übertragungsmedien: -RS-485:PROFIBUS-DP und FMS -LWL:PROFIBUS-DP und FMS -MBP (IEC ):PROFIBUS-PA Physikalische Schicht

22 22 Advanced Industrial Automation Serielle Schnittstelle für Industrie-AnwendungenSerielle Schnittstelle für Industrie-Anwendungen Genormt unter ANSI TIA/EIA RS-485-AGenormt unter ANSI TIA/EIA RS-485-A Elektrisch: Symetrisches Signal über 2 Drähte +/- 5VElektrisch: Symetrisches Signal über 2 Drähte +/- 5V Einfache logische Zuordnung zwischen Spannungspegel –5V, +5V und Bitzustand 0,1 (NRZ)Einfache logische Zuordnung zwischen Spannungspegel –5V, +5V und Bitzustand 0,1 (NRZ) Asynchrone Übertragung, 8 Datenbit, gerade Parität, ein Startbit und ein Stoppbit, insgesamt 11 BitAsynchrone Übertragung, 8 Datenbit, gerade Parität, ein Startbit und ein Stoppbit, insgesamt 11 Bit LSB wird zuerst gesendetLSB wird zuerst gesendet Halb-Duplex- KommunikationHalb-Duplex- Kommunikation RS485 - Eigenschaften Next byte Idle Start Parity Stop Start LSB MSB LSB Bit sequence: One byte

23 23 Advanced Industrial Automation 9600 Baud9600 Baud 19,2 kBaud19,2 kBaud 93,75 kBaud93,75 kBaud 187,5 kBaud187,5 kBaud 500 kBaud500 kBaud 1.5 MBaud1.5 MBaud 3 MBaud3 MBaud 6 MBaud6 MBaud 12 MBaud12 MBaud Zusätzliche Geschwindigkeit: 45,45 kBaud:Zur Ankopplung von PROFIBUS-DP45,45 kBaud:Zur Ankopplung von PROFIBUS-DP an PROFIBUS-PA RS485-Geschwindigkeiten

24 24 Advanced Industrial Automation Bevorzugte Topologie: Bus (Linie), Aktiver Busabschluss an beiden EndenBevorzugte Topologie: Bus (Linie), Aktiver Busabschluss an beiden Enden Stern und Baum - Topologien mit Hilfe von RepeaternStern und Baum - Topologien mit Hilfe von Repeatern Max. 32(31) Stationen pro Segment, 126 insgesamtMax. 32(31) Stationen pro Segment, 126 insgesamt HINWEIS: Repeater haben keine Stationsadresse, aber sie zählen zu der max. Anzahl von Teilnehmern pro Segment Abschluss Abschluss Repeater Station 1 Repeater Segment 1 Segment 2 Segment 3 RS485-Topologie mit Repeater

25 25 Advanced Industrial Automation Geschirmte, verdrillte ZweidrahtleitungGeschirmte, verdrillte Zweidrahtleitung Mehrere Kabelqualitäten erhältlich: Typ A bis D *Mehrere Kabelqualitäten erhältlich: Typ A bis D * Typ A-Spezifikation:Typ A-Spezifikation: -Wellenwiderstand Ohm -Kapazitätsbelag< 30 pF/m -Schleifenwiderstand110 Ohm / km -Aderndurchmesser0,64 mm -Adernquerschnitt> 0,34 mm 2 Optional mit +24 VDC VersorgungsleitungenOptional mit +24 VDC Versorgungsleitungen HINWEIS: Type A Kabel für Geschwindigkeiten > 1500 kbps verwenden. RS485-Kabel

26 26 Advanced Industrial Automation Für Typ A-KabelFür Typ A-Kabel Keine Stichleitungen bei Geschwindigkeiten ab 1500 kbps!Keine Stichleitungen bei Geschwindigkeiten ab 1500 kbps! Max. Netzwerklänge mit Repeater: 10 km!Max. Netzwerklänge mit Repeater: 10 km! RS485-Segment-Kabel-Längen 12M

27 27 Advanced Industrial Automation 9-Pin D-Subminiatur-Stecker (IP20) 9-Pin D-Subminiatur-Stecker (IP20) – Kabelseite: Stecker (male) – Geräteseite: Buchse (female) Vorgeschriebene Signale: Vorgeschriebene Signale: – RxD/TxD - P – RxD/TxD - N – DGnd für den Abschluss – VP für den Abschluss (5V) Andere Stecker sind erlaubtAndere Stecker sind erlaubt –z.B. Rundstecker M12 (IP65) nach IEC nach IEC RS485-Stecker

28 28 Advanced Industrial Automation Spezielle PROFIBUS Stecker verwenden !Spezielle PROFIBUS Stecker verwenden ! Auswahlkriterien: + Busweiterführung + gerade oder abgewinkelt + fester Abschluss oder schaltbar + Abschirmung + höhere Schutzart + Diagnosegerät anschließbar RS485-Stecker

29 29 Advanced Industrial Automation Station 1 Station 2 Schirmung Schutz- erde B (3) DGND (5) VP (6) A (8) (3) B (5) DGND (6) VP (8) A PROFIBUS Verkabelung Schutz-erde +5 Vdc (6) B (3) A (8) DGND (5) Gerät Busabschluss Datenleitung P Datenleitung N PROFIBUS Abschluss HINWEIS: Zahlen in Klammern geben die Belegung des 9-Pin Sub-D Steckverbinders an. Die Abschlusswiderstandswerte gelten für Kabel vom Typ A. RS485-Installation (1) rot grün rot grün

30 30 Advanced Industrial Automation In jede Datenleitung wird an jedem Gerät eine in-line Induktivität eingefügt (A Kabel)In jede Datenleitung wird an jedem Gerät eine in-line Induktivität eingefügt (A Kabel) Keine Stichleitungen!Keine Stichleitungen! +5 Vdc B A DGNDGerät Busabschluss Datenleitung P Datenleitung N 110 nH HINWEIS: Werte der Induktivitäten sind für Kabeltyp A, mit typischen Kapazitäten der Busstation zwischen 15pF und 25 pF. RS485-Installation (2) Spezielle Vorkehrungen für Baudraten ab 1500 kbps: Spezielle Vorkehrungen für Baudraten ab 1500 kbps: rot grün

31 31 Advanced Industrial Automation HINWEIS: Kabeltyp A für Baudraten > 1,5 Mbaud benutzt. +5 Vdc B A DGND Erste Station Busabschluss Letzte Station Busabschluss +5 Vdc B A DGND Datenleitung P Datenleitung N B BA A Station 2 Station 3 Schirm RS485-Installation (3) rot grün

32 32 Advanced Industrial Automation Schirm immer auf beiden Enden auflegenSchirm immer auf beiden Enden auflegen Falls notwendig, zusätzliche PotentialausgleichsleitungFalls notwendig, zusätzliche Potentialausgleichsleitung Datenkabel Erdkabel Slave Master Erdschiene Datenkabel Erdschiene RS485-Installation, Erdung

33 33 Advanced Industrial Automation Bei C200HW-PRM21 sind Abschlusswiderstände in die Baugruppe eingebaut und werden mit einem Schalter an der Front an die Datenleitung geschaltet.Bei C200HW-PRM21 sind Abschlusswiderstände in die Baugruppe eingebaut und werden mit einem Schalter an der Front an die Datenleitung geschaltet. Es wird kein Stecker mit eingebauten Ab- schlüssen benötigt.Es wird kein Stecker mit eingebauten Ab- schlüssen benötigt. Abschluss bei C200HW-PRM21

34 34 Advanced Industrial Automation Übung 1: Aufbau des Netzes Verdrahten Sie die Profibus-Stecker. Schließen Sie die Abschlüsse an. Schließen Sie die Geräte zu einem Netzwerk zusammen. Erden Sie die Geräte.

35 35 Advanced Industrial Automation Profibus DP-V0- Leistungsumfang DPM1-Master für C200Halpha und CS1 Übertragungsraten 9600 bis 12M Baud Mehrere Master auf einer SPS möglich. Für bis zu 124 Slaves, Max. 600 Byte total Eingebauter Busabschluss SPS-synchrones Polling inklusive SYNC/FREEZE SPS-Datenbereiche können manuell zugewiesen werden. Einfache Handhabung durch voreingestelltes I/O-Mapping Konfigurierung mit PC-Software über separate RS232C C200HW-PRM21 PROFIBUS-DP Master

36 36 Advanced Industrial Automation Einstellungen bei C200HW-PRM21 Die Profibus-Master-Baugruppe ist eine C200H-Spezial-E/A- Baugruppe. Die Profibus-Master-Baugruppe ist eine C200H-Spezial-E/A- Baugruppe. Eine Baugruppennummer 0-F muss mit dem Drehschalter MASCHINE No. eingestellt werden. Eine Baugruppennummer 0-F muss mit dem Drehschalter MASCHINE No. eingestellt werden. Alle weiteren Einstellungen werden mit dem Konfigurator vorgenommen. Alle weiteren Einstellungen werden mit dem Konfigurator vorgenommen.

37 37 Advanced Industrial Automation Einstellungen beim Slave PRT1-COM Beim Slave braucht auch nur die Stationsadresse mit den DIP-Schaltern eingestellt werden. Die Baudrate und angeschlossene Module werden automatisch erkannt. Profibus DP Stecker LED-Anzeigen Verbindungsstecke rn zum MR-E/A- Modul DIP-Schalter24VDC-Versorgung

38 38 Advanced Industrial Automation Einstellungen beim Slave Bei dem Slave-Modul wird mit den DIP-Schaltern 1-7 eine Adresse eingestellt (7=OFF).

39 39 Advanced Industrial Automation Übung 2: Einstellungen Stellen Sie die Baugruppennummer des Masters auf 0. (Erstellen Sie die E/A-Tabelle auf der SPS) Vergeben Sie die Busadressen; PRT1-COM=02

40 40 Advanced Industrial Automation Profibus-Konfigurator-Funktionen Einstellungen in der Master-Baugruppe Konfiguration der Slaves Konfiguration der Netzwerkparameter Überwachung und Fehlersuche im Netz Für alle Profibus-Slaves (auch anderer Hersteller) Für C200HW-PRM21 Omron-Profibus-Master

41 41 Advanced Industrial Automation Profibus-Konfigurator, PC-Anforderungen Keine besondere Anfoderungen: IBM PC/AT oder kompatibel CPU: 486 oder höher Speicher: 16 Mbytes Festplatte: Minimum 10 Mbytes Betriebssystem: Windows 95, 98, NT4.0 oder 2000 Serielle Schnittstelle COM1 bis COM4 unterstützt

42 42 Advanced Industrial Automation Profibus-Konfigurator Aufruf der Konfigurationssoftware unter: Programme I Sycon Profibus Konfigurator I Sycon, oder (Symbol Sycon in der Microsoft-Leiste vorhanden) Slaves rechts Produktbezeichnung Master links

43 43 Advanced Industrial Automation Profibus-Konfiguration editieren, Übung 3 Offline editieren: Menüpunkt Einfügen I Master C200HW-PRM21 auswählen Hinzufügen klicken o.k. klicken Stationsadresse ändern

44 44 Advanced Industrial Automation Profibus-Konfiguration editieren, Übung 3 Offline editieren: Menüpunkt Einfügen I Slave PRT1-COM auswählen Hinzufügen klicken o.k. klicken Stationsadresse ändern

45 45 Advanced Industrial Automation Profibus-Multi-E/A-Slave parametrieren, Übung 4 Menüpunkt: Settings I Slave-Konfiguration oder direkt auf den Slave/ rechte Maustaste >> Slave-Konfiguration : System status anklicken und dann Modul anhängen klicken. Angeschaltetes Modul (z.B. GT1-OD16) anklicken und Modul anhängen klicken. Hier könnte man gerätespezifische Parameter einstellen (Bei PRT1-COM nicht sinnvoll)

46 46 Advanced Industrial Automation Profibus parametrieren Menüpunkt: Einstellungen / Busparameter Hier kann man die Übertragungsgeschwindigkeit einstellen Beispiel für Parameterdaten bei einem Absolutwertgeber :

47 47 Advanced Industrial Automation Profibus-Konfigurator Online, Übung 5 Stellen Sie die Verbindung zum PRM21 mit einer seriellen Verbindung her. Klicken Sie auf den Master Wählen Sie die Schnittstelle Einstellungen / Gerätezuordnung und CIF Serial Driver klicken OK klicken. Klicken Sie auf: Verbinde COM_. Warten Sie bis die Verbindung überprüft wurde. Wählen Sie dann die COM_ als zuverwendende Schnittstelle aus.

48 48 Advanced Industrial Automation Konfiguration Herunterladen, Übung 5 Laden Sie die erstellte Konfiguration in den Master mit Online Download..:. (Der Master muss angeklickt sein) (Diese Funktion dauert einige Zeit)

49 49 Advanced Industrial Automation Profibus-Überwachung, Übung 6 Der Konfigurator kann den Zustand aller Geräte im Netzwerk anzeigen. Klicken Sie auf Online / Debugmodus starten (Master angeklickt) Status für jedes Gerät: Grün: Normale Kommunikation Rot: Kommunikationsfehler Info über einen Slave

50 50 Advanced Industrial Automation Profibus-Überwachung, Übung 6 Die detailierte Information über den Slave erhält man, indem man einen Slave auswählt und auf Online / Gerätediagnose klickt. Sind die Module eines Multi- E/A-Gerätes unbekannt, so können sie hiermit ausge- lesen und automatisch in den Konfigurator übernommen werden.

51 51 Advanced Industrial Automation Profibus-Überwachung Die detailierte Information über den Master erhält man, indem man auf den Master doppelklickt. Der Profibus-Master bietet viele umfangreiche Statusinformationen: Zuerst sollte das Globale Statusfeld betrachtet werden. (Auf Anzeigen klicken)

52 52 Advanced Industrial Automation Manuelle Adresszuordnung Man kann die Belegung der SPS- Adressen im Master verändern. Indem man die Autoadressierung in den Masterparametern wegnimmt. Die Eingangs und Ausgangsoffset aller Module in allen Slaves selber eingibt. Und die Konfiguration unter Ansicht / Adresstabelle überprüft. Slaveparameter: ACHTUNG ! NICHT ZU EMPFEHLEN! Man vertut sich ganz leicht mit Byte- und Wortlängen.

53 53 Advanced Industrial Automation Betriebsanzeigen (1) Die beiden LEDs auf der linken Seite zeigen den Zustand der Baugruppe.

54 54 Advanced Industrial Automation Betriebsanzeigen (2) Die LEDs auf der rechten Seite zeigen den Zustand auf dem Profibus-Netzwerk.

55 55 Advanced Industrial Automation Betriebsanzeigen (3) Die LEDs auf der rechten Seite zeigen den Zustand auf dem Profibus-Netzwerk.

56 56 Advanced Industrial Automation Profibus-DP-E/A-Adresszuordnung Voreingestellte E/A-Bereiche: C200HCS1 Ausgänge IR IR 099CIO CIO 099 Eingänge IR IR 399CIO CIO 399 Slave-StatusbitsIR IR 215CIO CIO 215 Spezial-E/A-SteuerbitsIR 1n0... IR 1n4CIO20n0... CIO20n4 Ausg.-Puffer 512 Byte Eing.-Puffer 512 Byte C200H-SPS (CS1) DM bis 5999 CS1: CIO1000 bis 1063 C200HW-PRM21 CIO 0 bis bis 511 H 0 bis 99

57 57 Advanced Industrial Automation Für jeden Slave ist ein Bit vorhanden, das anzeigt, ob die Kommunikation zum Slave in Ordnung ist. Profibus-Slave-Statusbits

58 58 Advanced Industrial Automation 2 Worte Steuerbits Run-Bit 1n0.00 (CS1=20n0.00) muß auf EIN gesetzt werden ! 2 Worte Statusbits des Masters PRM21-Spezial-E/A-Steuerbits

59 59 Advanced Industrial Automation Programmierbeispiel, Übung 7 Um ein Programmierbeispiel ausführen zu können nehmen wir eine beispielhafte Hardwarekonfiguration: CS1G-CPU__ mit C200W-PRM21 PRT1-COM mit DT1-OD16-1 mit der Busadresse 2, SPS-Adresse 50 Dieses Programm zeigt den Sekundentakt am ersten Ausgang des GT1-OD16 am PRT1- COM mit der Stationsnummer 2. Für dieses Beispiel wurde die Baugruppennummer 9 am C200HW-PRM21 eingestellt.

60 60 Advanced Industrial Automation Data Link Layer: –ISO/OSI Modell Schicht 2, in PROFIBUS oft als die Fieldbus Data Link (FDL)- Schicht bezeichnet –Es definiert die Schnittstelle zwischen der Physikalischen Schicht und der Anwendungsschicht –Es spezifiziert den Buszugriff und Arbitration, Telegrammaufbau, Timing, and Datensicherheit –Alle PROFIBUS Versionen (FMS, DP und PA) benutzen das gleiche Buszugriffsprotokoll Profibus-Kommunikations-Theorie

61 61 Advanced Industrial Automation PROFIBUS definiert zwei Typen von Geräten: –Master-Geräte:Aktive Stationen mit Buszugriffsrechte (für eine begrenzte Zeit) Beispiele: SPS, PC, usw. –Slave-Geräte: Passive Stationen, welche nur auf eine Anfrage vom Master antworten. Sie haben keine Buszugriffsrechte. Beispiele: Dezentrale E/A, Antriebe, Sensoren, usw. Data Link Layer - Gerätetypen

62 62 Advanced Industrial Automation PROFIBUS definiert einen hybriden Buszugriff: Master benutzen ein Token Passing ProtokollMaster benutzen ein Token Passing Protokoll Slaves werden durch den Master gepollt (ständig abgefragt)Slaves werden durch den Master gepollt (ständig abgefragt) Das Buszugriffsprotokoll erlaubt den Aufbau von einfachen Master-Slave- Systemen, Master-Master-Systemen oder eine Kombination von beidenDas Buszugriffsprotokoll erlaubt den Aufbau von einfachen Master-Slave- Systemen, Master-Master-Systemen oder eine Kombination von beiden Das Buszugriffsprotokoll bietet:Das Buszugriffsprotokoll bietet: –Peer-to-Peer Kommunikation –Broadcast/Multicast Kommunikation Data Link Layer - Buszugriff

63 63 Advanced Industrial Automation Aktive Stationen, Master Passive Stationen (Slaves) werden gepollt PROFIBUS PC PLC Data Link Layer – logischer Token Ring

64 64 Advanced Industrial Automation PROFIBUS Master (1): –Buszugriffsrechte werden weitergegeben durch Token –Ein Master kann nur auf den Bus, wenn er den Token hat. –Ein Master kann den Token nur für eine begrenzte Zeit behalten, die Token-Halte-Zeit (T TH ) –Wenn der Master den Buszugriff beendet hat, muss er den Token an einen anderen Master weitergeben –Master/Slaves können jederzeit entfernt oder hinzugefügt werden. Das FDL-Protokoll rekonfiguriert den Token Ring automatisch. Data Link Layer - Token Passing

65 65 Advanced Industrial Automation PROFIBUS Master (2): –Das Token-Passing-Protokoll muss sicher stellen, dass der Master genügend Zeit hat, um seinen Buszugriff zu beenden in einem Multi-Master- Netzwerk –Im Konfigurator wird die sogenannte Target Token Rotation Time (T TR ) bestimmt –Jeder Master berechnet seine Token-Halte-Zeit bei Erhalt des Tokens nach folgender Formel: T TH = T TR – T RR T TH = Token-Halte-Zeit T TR = Target Token Rotation Time T RR = Real Token Rotation Time Data Link Layer - Token Passing

66 66 Advanced Industrial Automation PROFIBUS Slaves: –Der Master spricht den Slave mit einem Polling- Mechanismus an –Der Slavezugriff wird ausgeführt, wenn der Master die Buszugriffsrechte besitzt (d.h. wenn er den Token hat) –Der Slave kann nur auf eine Anfrage vom Master antworten –Die Kommunikation mit einem Slave ist sehr schnell und einfach, da alles innerhalb der begrenzten T HR stattfinden muss Data Link Layer - Slave Polling

67 67 Advanced Industrial Automation PROFIBUS Datensicherheitselemente: Hamming Distanz = 4 (HD 4) Bis zu 3 Übertragungsfehler gleichzeitig können erkannt werdenHamming Distanz = 4 (HD 4) Bis zu 3 Übertragungsfehler gleichzeitig können erkannt werden Spezielle Start- und Endezeichen:Spezielle Start- und Endezeichen: –Start-Code (SD), –End-Code (ED), –Longitudinal Redundancy Check (LRC) Byte (Gerades) Paritätsbit pro Byte(Gerades) Paritätsbit pro Byte Synchronisation durch Start- und EndzeichenSynchronisation durch Start- und Endzeichen Data Link Layer - Datensicherheit

68 68 Advanced Industrial Automation PROFIBUS kann folgende Fehler erkennen: Schicht 1:Schicht 1: –Zeichenrahmen - Fehler, –Überlauf - Fehler, –Paritäts - Fehler Übertragungsfehler:Übertragungsfehler: –Unerwartete Start/Ende-Zeichen, –Telegrammrahmen Check-Bytes, –Ungültige Telegrammrahmenlänge, –Ungültige Antwortzeiten Data Link Layer - Übertragungsfehler

69 69 Advanced Industrial Automation Token - Fehler:Token - Fehler: –Verlorene Token, –Doppelter Token, –Falsche Tokenübertragung Defekte Stationen Kommunikations- Handling- Fehler: Erkannte Fehler wurden vom Empfänger nicht korrigiert Ein fehlerhafte empfangenes Telegramm muss noch einmal gesendet werden Data Link Layer - Fehlererkennung

70 70 Advanced Industrial Automation PROFIBUS definiert vier Servicetypen: SDA:Send Data mit Acknowledge Daten werden zum Master/Slave gesendet, ein kurzes Acknowledge-Telegramm wird als Antwort gesendet SRD: Send und Request Data mit Acknowledge Daten werden gesendet und empfangen in einem Meldungszyklus SDN:Send Data mit No Acknowledge CSRD:Cyclic Send und Request Data Data Link Layer - Services

71 71 Advanced Industrial Automation Service Funktion DP PA FMS SDA Send Data with Acknowledge SRD Send and Request Data with reply SDN Send Data with No acknowledge CSRD Cyclic Send and Request Data with reply Benutzung der PROFIBUS Servicetypen: Data Link Layer - Services

72 72 Advanced Industrial Automation Allgemeine PROFIBUS Telegrammstruktur:Allgemeine PROFIBUS Telegrammstruktur: –Ein Startzeichen –(Optional) Adressdaten –(Optional) Daten –(Optional) Endzeichen Telegrammrahmen für PROFIBUS-FMS/DP und PROFIBUS-PA sind etwas unterschiedlichTelegrammrahmen für PROFIBUS-FMS/DP und PROFIBUS-PA sind etwas unterschiedlich Data Link Layer - Telegrammstruktur

73 73 Advanced Industrial Automation LELength LerRepeated Length SA Source Address SDn Start Delimiter number n SSAP Source Service Access Point FDL Status-Request- Telegramm SD1 DA SA FC FCS ED Datentelegramm - variable Datenlänge SD2 LE LEr SD2 DA SA FC DSAP SSAP DU FCS ED Token Message SD4 DA SA Datentelegramm - feste Datenlänge (8 Bytes) SD3 DA SA FC DU FCS ED Data Link Layer - Telegrammaufbau DADestination Address DUData Unit DSAPDestination Service Access Point EDEnd Delimiter (16 hex) FCFunction Code FCSFrame Check Sequence

74 74 Advanced Industrial Automation Das Startzeichen bestimmt den TelegrammtypDas Startzeichen bestimmt den Telegrammtyp Frame Control Code (Function Code) definiert:Frame Control Code (Function Code) definiert: –Acknowledge/Response/Send/Request - Telegramm –Typ der Station (Master/Slave) –Reply/No-Reply, Acknowledge/No-Acknowledge –High/Low Priorität der Datenübertragung Service Access Point (SAP) definiert:Service Access Point (SAP) definiert: –Typ der Daten (Function) die übertragen werden (DP) –Unteradresse im Gerät (FMS) –Interface zu höheren ISO/OSI-Schichten Data Link Layer – Telegrammelemente FC/ SAP

75 75 Advanced Industrial Automation T SYN = 33 Tbit Anfrage Antwort T RDY max T SDR MasterSlaveZeit RequestTelegramm ResponseTelegramm T RDY = Ready Time T SDR = Station Response Time T SYN = Synchronization Time min T SDR Data Link Layer - Telegramm Timing

76 76 Advanced Industrial Automation Bedingungen: PROFIBUS-DP Mono-Master- System Jeder DP-Slave: 2 Byte Eingang und 2 Byte Ausgangsdaten Min. Slave_Interval =200 sec, T sdi = 37 Bit-Zeiten, T sdr = 11 Bit-Zeiten 12 Mbps 1.5 Mbps 500 kbps PROFIBUS-DP - Buszykluszeiten

77 77 Advanced Industrial Automation DP-Master Class 1 (DPM1) Zentrale Steuerung, die Daten mit den dezentralen E/A – Geräten (Slaves) austauscht Bestimmt die Baudrate und verwaltet den Token Theoretisch sind mehrere Master Class1 auf einem Bus zugelassen DP-Master Class 2 (DPM2) Diagnose und Konfigurations-Tool Nimmt immer nur mit einem Slave Verbindung auf DP-Slave Passive Station, schickt Acknowledge-Telegramme oder beantwortet Requests PROFIBUS-DP - Gerätetypen

78 78 Advanced Industrial Automation Typisches Mono-Master- System: 1 DP-Master (Class 1)1 DP-Master (Class 1) 1 bis max. 125 DP-Slaves1 bis max. 125 DP-Slaves DP-Master (Class 2) - optionalDP-Master (Class 2) - optional Dezentrale Ein- und Ausgänge DP - Slaves PROFIBUS-DP DP-Master (Class 1) SPS PROFIBUS-DP - Mono-Master Systeme

79 79 Advanced Industrial Automation Typisches Multi-Master- System: Mehrere Master (Class 1 oder 2)Mehrere Master (Class 1 oder 2) Max. 126 Geräte am gleichen Bus (max. 124 Slaves)Max. 126 Geräte am gleichen Bus (max. 124 Slaves) DP-Master (Class 2) DP-Master (Class 1) DP-Master (Class 1) Dezentrale Ein- und Ausgänge PLC PROFIBUS - DP PC CNC DP - Slaves PROFIBUS-DP - Multi-Master- System

80 80 Advanced Industrial Automation Jedes Gerät bekommt eine eigene Adresse auf dem BusJedes Gerät bekommt eine eigene Adresse auf dem Bus Jeder Gerätetyp, Slave und Master (Class 1), haben eine individuelle IdentnummerJeder Gerätetyp, Slave und Master (Class 1), haben eine individuelle Identnummer Beides wird vom DP-Master benutzt, um ein Gerät zu identifizierenBeides wird vom DP-Master benutzt, um ein Gerät zu identifizieren Identnummern - Wertebereich 0... FFFF (hex) Identnummern - Wertebereich 0... FFFF (hex) Identnummern werden von der PNO (Deutschland) oder PTO (USA) vergeben Identnummern werden von der PNO (Deutschland) oder PTO (USA) vergeben Beispiele:OMRON-PRM21: 1656 (hex) OMRON-PRT1COM: 047D (hex) PROFIBUS-DP - Geräte Adressierung

81 81 Advanced Industrial Automation Syn=Synchronization Time SD2=Start Delimiter 2 LE=Length LEr=repeated Length DU = Data Unit FCS = Frame Check Sequence ED = End Delimiter DA=Destination Address SA=Source Address FC=Function Code Telegramme SRD-Request, variable Länge der Nutzdaten SRD-Response, variable Länge der Nutzdaten DP-Master DP-Slave SYNSD2LESD2DASAFCDUFCSEDLEr SD2LELErDASAFCDUFCSEDSD2 Request Telegramm TrailerOutput-DataHeader Response Telegramm DP-Slave immediate response DP-Slave DP-Master HeaderInput-DataTrailer PROFIBUS-DP - Datenaustausch

82 82 Advanced Industrial Automation (x) Extended PROFIBUS-DP-Funktionen (PROFIBUS-DP/V1) DPM1DP-Slaves DPM2DP-Slaves DPM1DPM2 Parameterierung / Konfiguration - Übertragung von Slave- Diagnosedaten - Übertragung von Master- Diagnosedaten -- Zyklischer Datenaustausch - Sync + Freeze Steuerkommands - Slave- Adress-Einstellung ändern - - Azyklisches Lesen von Ein- / Ausgangsabbildern - - Azyklisches Lesen /Schreiben irgend welcher Daten (X) - Alarm- Handling- Funktionen (X) - Upload/Download von Master-Parameter-Tabellen -- (X) (X) PROFIBUS-DP – Übersicht der Funktionen

83 83 Advanced Industrial Automation Master (Class 1) Master (Class 2) Get_Master_Diag Start_SeqDownloadUploadEnd_SeqAct_Para_BrctAct_Param Data_ExchangeRD_IndRD_OutpSlave_DiagSet_PrmChk_CfgGet_CfgGlobal_Control Set_Slave_Add (opt) Data_ExchangeRD_InpRD_OutpSlave_DiagSet_PrmChk_CfgGet_CfgGlobal_ControlSet_Slave_Add PC/VME SPS Slave Data_ExchangeSlave_DiagSet_PrmChk_CfgGlobal_Control PROFIBUS-DP – Übersicht der Funktionen

84 84 Advanced Industrial Automation PROFIBUS-DP Service Access Points: Standard-SAP:NutzdatenaustauschStandard-SAP:Nutzdatenaustausch SAP 54:Master - Master FunktionenSAP 54:Master - Master Funktionen SAP 55: Set / Change Slave AddressSAP 55: Set / Change Slave Address SAP 56: Read InputsSAP 56: Read Inputs SAP 57: Read OutputsSAP 57: Read Outputs SAP 58: Control CommandsSAP 58: Control Commands SAP 59: Read Configuration DataSAP 59: Read Configuration Data SAP 60: Read Diagnostic DataSAP 60: Read Diagnostic Data SAP 61: Set Parameterization DataSAP 61: Set Parameterization Data SAP 62: Check Configuration DataSAP 62: Check Configuration Data PROFIBUS-DP - SAP

85 85 Advanced Industrial Automation Datentransfer zwischen Master und Slaves: Es gibt drei Phasen:Es gibt drei Phasen: –Parameterierung des Slaves –Konfigurationsüberprüfung des Slaves –Datenaustausch mit den Slaves Parameterierung und Konfigurationsüberprüfung müssen abgeschlossen sein, bevor der Datenaustausch beginnen kann.Parameterierung und Konfigurationsüberprüfung müssen abgeschlossen sein, bevor der Datenaustausch beginnen kann. In allen drei Phasen können zusätzliche Diagnose- und Steuerkommandos übertragen werden.In allen drei Phasen können zusätzliche Diagnose- und Steuerkommandos übertragen werden. PROFIBUS-DP - Master-Slave

86 86 Advanced Industrial Automation Set_Slave_AddSlave_Diag Power_on Wait_PRM Wait_CFG Data_EXCH Chk_Cfg, not ok Set_Prm, not ok Slave_DiagGet_Cfg Slave_DiagSet_PrmGet_Cfg Set_Prm, OK Chk_Cfg, OK Kann überprüft werden durch Diagnostic Request PROFIBUS-DP - Slave Zustandsdiagramm

87 87 Advanced Industrial Automation Set_Prm (SAP 61)-Telegramm zu einem DP-Slave: Slave-Einstellung Überwachungs-Timers (watch dog) Slave-Einstellung Überwachungs-Timers (watch dog) Definition der Station Delay Time (T SDR ) Definition der Station Delay Time (T SDR ) Unterstützung des Freeze/Sync-Modus Unterstützung des Freeze/Sync-Modus DP-Slave ist locked/unlocked für andere Master DP-Slave ist locked/unlocked für andere Master Definition einer Gruppe Definition einer Gruppe Angabe der Adresse des zugehörigen Masters Angabe der Adresse des zugehörigen Masters PROFIBUS-DP - Parameterierungskommando

88 88 Advanced Industrial Automation Chk_Cfg (SAP 62)-Telegramm zu einem DP-Slave: Die Konfiguration definiert die Eingangs/Ausgangsdaten, die beim Datenaustausch übertragen werden sollen. Die Konfiguration definiert die Eingangs/Ausgangsdaten, die beim Datenaustausch übertragen werden sollen. Die Konfiguration kann in Teilen von 16 Bytes/ Worten aufgeteilt werden Die Konfiguration kann in Teilen von 16 Bytes/ Worten aufgeteilt werden Definition der konsistenten(zusammegehörigen) E/A-Daten Definition der konsistenten(zusammegehörigen) E/A-Daten (z.B. doppeltgenauer Positionswert mit 4 Byte Länge) Definition zusätzlicher, herstellerspezifischer Daten Definition zusätzlicher, herstellerspezifischer Daten PROFIBUS-DP - Konfigurationskommando

89 89 Advanced Industrial Automation Global_control (SAP 58)-Telegramm zum DP-Slave: Global-Control-Messages kann an einen, alle oder an eine vordefinierte Gruppe von DP-Slaves gesendet werden. Global-Control-Messages kann an einen, alle oder an eine vordefinierte Gruppe von DP-Slaves gesendet werden. Die Global-Control-Messages benutzt Slaveadresse 127. Die Global-Control-Messages benutzt Slaveadresse 127. Die Global-Control-Messages wird benutzt für: Die Global-Control-Messages wird benutzt für: – Synchronisation der Eingänge: Freeze-Mode – Synchronisation der Ausgänge: Sync-Mode – Rücksetzen aller Ausgänge zum sicheren Zustand im Fehlerfall: Clear-Mode PROFIBUS-DP - Steuerkommandos

90 90 Advanced Industrial Automation Diagnose (SAP 60)-Telegramm von einem DP-Slave: Diagnose-Telegramme werden vom Slave auf Anfrage des DP-Masters gesendet. Diagnose-Telegramme werden vom Slave auf Anfrage des DP-Masters gesendet. Mit Hilfe des Diagnose-Telegramms können Fehler- Informationen ausgelesen werden. Mit Hilfe des Diagnose-Telegramms können Fehler- Informationen ausgelesen werden. Diagnose-Telegramme beinhalten: Diagnose-Telegramme beinhalten: – Diagnosedaten bezüglich des gesamten Gerätes – Diagnosedaten bezüglich der einzelnen Module – Diagnosedaten bezüglich einzelner Kanäle PROFIBUS-DP - Diagnosekommando

91 91 Advanced Industrial Automation Die Leistungsstufe DP-V1 Azyklischen Datenverkehr für Parametrierung, Bedienung, Beobachtung und Alarmbehandlung intelligenter Feldgeräte, parallel zum zyklischen Nutzdatenverkehr. Online-Zugriff auf Busteilnehmer über Engineering Tools. Drei zusätzliche Alarmtypen: Statusalarm, Update- Alarm und einen herstellerspezifischen Alarm. PROFIBUS-DP - Erweiterungen

92 92 Advanced Industrial Automation Beispiel eines (a-zyklischen) Read-Services Anfrage-Telegramm DP - MASTER DP - SLAVE zyklischer Datenaustausch bis angefragte Daten verfügbar sind LengthIndexSlotnumberFunctionnumber Antwort-Telegramm LengthIndexSlotnumberFunctionnumberData PROFIBUS-DPV1

93 93 Advanced Industrial Automation Für die Anforderungen der Antriebstechnik, als Antriebsbus zur Steuerung schneller Bewegungsabläufe Isochroner Slavebetrieb und Slave-Datenquerverkehr (DXB) PROFIBUS-Erweiterung- DPV2

94 94 Advanced Industrial Automation Adressierung der E/A kann modular aufgebaut sein Base Module Module 1 8 DO Module 2 16 DO Module 3 8 DI Module 4 1 AI Index Slot- Nummer 1 Byte Output2 Byte Output Module 1Module 2 1 Byte Input4 Byte Input Module 3Module 4 Anfrage:Antwort: PROFIBUS-DP Adressierungsmodell

95 95 Advanced Industrial Automation Jedes PROFIBUS-DP - Geräte ist in einer GSD-Datei beschrieben, ein elektronisches Datenblatt des Geräts.Jedes PROFIBUS-DP - Geräte ist in einer GSD-Datei beschrieben, ein elektronisches Datenblatt des Geräts. Jeder Gerätehersteller erstellt sein individuelle GSD- Datei.Jeder Gerätehersteller erstellt sein individuelle GSD- Datei. Eine GSD-Datei enthält gerätespezifische Parameter:Eine GSD-Datei enthält gerätespezifische Parameter: –Unterstützte Baudraten –Unterstütze Telegrammlängen –Umfang der Ein-/Ausgangsdaten –Bedeutung der Diagnose-Telegramme –Verfügbare Optionen für modulare Geräte PROFIBUS-DP – GSD-Datei

96 96 Advanced Industrial Automation M = Mandatory, O = optional PROFIBUS-DP – GSD-Datei- Beispiel Parameter Text (O) Ext. User Parameter-Daten (O) Allgemeine Daten (M) Allg. Slave-Daten (M) Gerätespezifische Slave-Daten (O) E/A-Definition (M)

97 97 Advanced Industrial Automation PA-Profiles FMS Device Profiles IEC Interface* FMS IEC User Layer (3)-(6) Application (7) Data Link (2) Physical (1) not used PADP DP-Eerweiterung Fieldbus Data Link (FDL) Fieldbus Message Specification (FMS) DP-Profiles RS-485 / Fibre Optic DP Basic Functions PROFIBUS Profile

98 98 Advanced Industrial Automation Profile sind Vorschriften für die AnwenderdatenProfile sind Vorschriften für die Anwenderdaten Profile definieren die Eigenschaften und Verhalten der GeräteProfile definieren die Eigenschaften und Verhalten der Geräte Profile sorgen dafür, dass auch kompliziertere Geräte verschiedener Hersteller wirklich einfach austauschbar werdenProfile sorgen dafür, dass auch kompliziertere Geräte verschiedener Hersteller wirklich einfach austauschbar werden Profile definieren welche der optionalen Kommunikations- funktion tatsächlich benutzt werdenProfile definieren welche der optionalen Kommunikations- funktion tatsächlich benutzt werden Profile definieren die Grundeinstellung der GeräteparameterProfile definieren die Grundeinstellung der Geräteparameter PROFIBUS Profile

99 99 Advanced Industrial Automation Roboter/NCRoboter/NC EncoderEncoder Antriebe (Umrichter = ProfiDRIVE)Antriebe (Umrichter = ProfiDRIVE) Bedien- und AnzeigegeräteBedien- und Anzeigegeräte Hydraulische AntriebeHydraulische Antriebe Geräte zur HalbleiterherstellungGeräte zur Halbleiterherstellung NiederspannungsschaltgeräteNiederspannungsschaltgeräte Dosier- und WägesystemeDosier- und Wägesysteme IdentsystemeIdentsysteme FlüssigkeitspumpenFlüssigkeitspumpen PROFIBUS-DP- Profile

100 100 Advanced Industrial Automation PROFIBUS-DP Feldbuskppler für Multi-Remote-E/APROFIBUS-DP Feldbuskppler für Multi-Remote-E/A Baudraten bis zu 12 MbaudBaudraten bis zu 12 Mbaud Sync/Freeze-Funktionalität wird unterstütztSync/Freeze-Funktionalität wird unterstützt Max. 128 Byte Eingänge und/oder AusgangsdatenMax. 128 Byte Eingänge und/oder Ausgangsdaten Buszyklus und E/A-Refreshzyklus kann synchronisiert werdenBuszyklus und E/A-Refreshzyklus kann synchronisiert werden PRT1-COM PROFIBUS-DP Slave

101 101 Advanced Industrial Automation PROFIBUS-DP- Slave für C200H- und CS1- SPSPROFIBUS-DP- Slave für C200H- und CS1- SPS Baudraten bis zu 12 MbaudBaudraten bis zu 12 Mbaud Sync/Freeze-Funktionalität wird unterstütztSync/Freeze-Funktionalität wird unterstützt Insgesamt 2 bis 400 Byte Daten austauschbarInsgesamt 2 bis 400 Byte Daten austauschbar Die SPS-Speicherbereiche können im Rahmen der C200HE- Speichergrößen zugeordnet werdenDie SPS-Speicherbereiche können im Rahmen der C200HE- Speichergrößen zugeordnet werden C200H-PRT21 PROFIBUS-DP Slave

102 102 Advanced Industrial Automation CQM1-PRT21 Produktvorstellung Merkmale Funktionen Tips & Tricks

103 103 Advanced Industrial Automation CQM1-PRT21 Packungsinhalt Baugruppe Kein PROFIBUS-DP Stecker Instruction Sheet Kein Handbuch. Diskette enthält GSD+Bitmap-Datei, pdf-Datei des Instr.Sheet.

104 104 Advanced Industrial Automation CQM1-PRT21 Merkmale CQM1- E/A- Baugruppe –F ü r jede CQM1(H)- CPU. –F ü r die CQM1-CPU, sieht es aus wie eine einfache E/A Baugruppe. –kann 4, 8, 12 oder 16 Worte belegen (# in = # out). PROFIBUS-DP - Slave –F ü r den PROFIBUS-DP - Master, ist es eine modulare Slave- Station. –Konfiguration kann 2, 4, 6 oder 8 Worte E/A sein. –Zyklischer Datenaustausch + Sync/Freeze unterst ü tzt.

105 105 Advanced Industrial Automation CQM1-PRT21 Eingänge und Ausgänge... Die CQM1-PRT21 ist ein Slave für 2 Master: –CQM1 CPU, durch den E/A-Bus. –PROFIBUS-DP Master, über den PROFIBUS. CQM1 CPU P-DP Master OUT INOUT IN I/O bus ASIC PROFI BUS ASIC CQM1-PRT21

106 106 Advanced Industrial Automation CQM1- Funktionensablauf Nach den Einschalten, erkennt die CPU die Anzahl der E/A-Worte, die auszutauschen sind. Wenn der E/A-Bus aktiv ist, werden nur E/A Daten mit der Baugruppe ausgetauscht. –Ausgangsdaten von der CPU zur Baugruppe, zur Übertragung an den PROFIBUS- Master. –Daten vom PROFIBUS- Master wird als Eingangsdaten in die CPU eingelesen (0000 wenn keine Daten ausgetauscht werden).

107 107 Advanced Industrial Automation CQM1-PRT21-PROFIBUS-Merkmale DP-Slave konform EN , 4, 6, oder 8 E/A-Worte, aber nur 1 Wort Konsistenz. Stationsadresse nur wählbar (nicht bis 126). –00 normalerweise reserviert für Class 2 - Master. Autobaudraten-Erkennung (9k6 - 12M). SYNC / FREEZE unterstützt. Fail-safe unterstützt. –Master kann leere Telegramme im CLEAR-Mode senden.

108 108 Advanced Industrial Automation CQM1-PRT21 Seitenansicht Steckbrücke Fabriktest DIP-Schalter E/A-Größe + Datenformat + Beschreibung

109 109 Advanced Industrial Automation Byte-Reihenfolge: Motorola / Intel Wort- Daten auf dem PROFIBUS-DP: –High Byte zuerst (big-endian) Motorola-Format. Byte- Daten auf dem PROFIBUS-DP: –nacheinander, niedriges Byte zuerst. Alle E/A der CQM1-PRT21 ist als Wortdaten definiert. –Einige SPS anderer Hersteller benutzen byteorientierten Speicher, oder speichern Wortdaten im Intelformat. Wortdaten von der CQM1 sind dann verdreht. Setzen Sie SW3 auf ON um High- und Lowbyte zwischen CQM1 und PROFIBUS zu vertauschen. –Gültig für alle E/A-Worte der CQM1-PRT21.

110 110 Advanced Industrial Automation CQM1-PRT21 Fabriktest-Modus Bei der Produktion in Holland verwendet. Aktivierbar durch Steckbrücke Alle DIP-Schalter werden ignoriert! Stationsadress = 04, E/A = 8 In + 8 Out, Motorola Mode Test durch ein Kommando + Antwort via IR Worte. PROFIBUS-DP Loopback. CQM1 CPU P-DP Master OUT IN OUT IN CQM1-PRT21 CMD TEST RSP

111 111 Advanced Industrial Automation CQM1-PRT21 Frontansicht 8 Status LEDs PROFIBUS-DP Adresse (2 Drehschalter) Kommunikations-Statusausgang (Relaiskontakt) PROFIBUS-DP- Stecker (Standard 9-polig D-Sub)

112 112 Advanced Industrial Automation CQM1-PRT21 LED-Anzeigen RUN AN= E/A-Bus OK. Blinkt= Initialisierung. AUS = Fataler Fehler / Kein Strom. ERR AN= Fataler Fehler am E/A-Bus Baugruppen-StatusPROFIBUS-DP Status COMM AN= E/A-Datenaustausch mit Master AUS = Kein E/A-Datenaustausch BF AN= Kein Kommunikation. Blinkt= Fehler in Konfiguration. AUS = Konfiguration OK. Detaillierter PROFIBUS-DP - Status Gültig wenn COMM = AN normalerweise alle AUS.

113 113 Advanced Industrial Automation Profibus-Einstellung - WD OFF WD OFF Wenn diese LED leuchtet, hat der PROFIBUS Master den KommuniKations- Watchdog-Timer deaktiviert. Der Slave wird die zuletzt erhaltenen Daten des Masters einfrieren. Sie bleiben erhalten, auch wenn die Verbindung zum Master unterbrochen wurde.

114 114 Advanced Industrial Automation Profibus-Einstellung - CLEAR CLEAR Wenn diese LED leuchtet, hat der Slave ein Global-Control- Command CLEAR vom Master bekommen. Die Ausgänge (Eingänge der SPS) werden auf 0 gesetzt. GCC_Clear ist ein Broadcast- oder Multicast- Kommando, dass der DP-Master benutzt, um alle Ausgänge gleichzeitig auf 0 zu setzen. Beispiel: Auto Clear Mode Wenn irgend ein Slave defekt ist, sendet der Master GCC_Clear an alle Slaves und stopppt den Datenaustausch.

115 115 Advanced Industrial Automation Profibus-Einstellung - SYNC SYNC Wenn diese LED leuchtet, hat der Slave ein Global-Control- Command SYNC vom Master bekommen. Die Ausgänge (Eingänge der SPS) werden nicht aufgefrischt, bis das nächste SYNC- Kommando vom Master kommt. Der Slave bleibt im SYNC- Modus bis der Master UNSYNC sendet, oder das System neu gestartet wird. Beispiel: Ein SYNC-Kommando an Gruppe 1 beeinflußt die CQM1-PRT21, ein SYNC an Gruppe 2 nicht.

116 116 Advanced Industrial Automation Profibus-Einstellung - FREEZE FREEZE Wenn diese LED leuchtet, hat der Slave ein Global-Control- Command FREEZE vom Master bekommen. Die Eingänge (Ausgänge der SPS) werden nicht aufgefrischt, bis das nächste FREEZE - Kommando vom Master kommt. Der Slave bleibt im FREEZE- Modus bis der Master UNFREEZE sendet, oder das System neu gestartet wird. Master (In data) Slave (CQM1- PRT21) CQM1 (Out data) A B C E/A Refresh DP Daten- austausch CQM1 E/A BUS PROFIBUS-DP C FREEZE C UNFREEZE FREEZE FREEZE

117 117 Advanced Industrial Automation CQM1-PRT21 Status information Die Baugruppe kennt nicht den Betriebszustand der CPU. –Es kann nur die Aktivität auf dem E/A-Bus überprüft werden, bei Busausfall (Watchdog), hört die Baugruppe auf Daten zu übertragen. Die CPU kann nicht erkennen, ob der PROFIBUS- Datenaustausch aktiv ist. –Ohne Datenaustausch, sind die Eingänge der SPS –Bitte das Kommunikation-Status-Relais verwenden. z.B. 24 V zu einem CPU-Eingang (8 ms Filter !)

118 118 Advanced Industrial Automation CQM1-PRT21 COMM-Status-Relais Master Slave Slv_Diag Nicht bereit COMM BF Ident Code, WD_Faktoren, Gruppen ID, Parameter ACK COMM BF Set_Prm # E/A-Wort- Konsistenz ACK COMM BF Chk_Cfg Bereit Master ist... WD ist aktiv COMM BF Slv_Diag Ausgangsdaten Eingangsdaten COMM BF Data_Exch COMM Relais AN (bis Watchdog) < 10 ms Data_Exch BF blinkt falls zurück- gewiesen

119 119 Advanced Industrial Automation CQM1-PRT21 Konfiguration Wählen Sie das Modul, dass der Einstellung entspricht Erlaubte Parameter (Byte 0) 0x00 = Kein Fail-Safe WD_base = 10 ms 0x40 = Fail-Safe unterstützt Master kann leere Telegramme nach CLEAR senden 0x04 = Watchdog Base 1 ms Erlaubt dem Master den Watchdog 10 ms zu setzen 0x44 = Beides kombiniert

120 120 Advanced Industrial Automation CQM1-PRT21 Datenkonsistenz CQM1 CPU führt den E/A-Refresh Wort für Wort durch Die E/A-Baugruppe erkennt nicht, wann der Refresh durchgeführt wird. SPS- und PROFIBUS-Zyklus sind unabhängig voneinander. Die Konsistenz der Daten ist nicht garantiert. –Datenworte, die in einem PROFIBUS-Telegramm gesendet werden könnten nicht alle im gleichen SPS-Zyklus zur Verfügung stehen. –Datenworte, die in einem SPS-Zyklus erzeugt werden könnten nicht alle im gleichen PROFIBUS-Telegramm gesendet werden. Wichtig für: –Übertragung von Daten > 16 Bit, z.B. Zähler- oder Positionswerte. –Indirekte Adressierung; Übertragung von Adresse+Daten.

121 121 Advanced Industrial Automation Datenkonsistenz : Vorkehrungen (1) Beispiel: 32 Bit- Zählerwert ändert sich von 0236 FFFD nach IR100 IR101 FFFD 0236 IR350 IR351 FFFD 0236 SlaveMaster IR100 IR IR tes Wort noch nicht aufgefrischt: Falscher Zähler- wert ! IR100 IR IR

122 122 Advanced Industrial Automation Datenkonsistenz : Vorkehrungen (2) –Hinzufügen einer Cheksumme, z.B. XORW der Datenworte: IR100 IR101 FFFD 0236 MasterSlave IR102 FDCB FFFD 0236 FDCB IR350 IR351 IR352 Überprüfung, ob XORW(IR350, IR351) = IR352 bevor der Zählerwert weiter verarbeitet wird. OK IR100 IR IR FDCB IR350 IR351 IR352 NG

123 123 Advanced Industrial Automation Datenkonsistenz : Vorkehrungen (3) Indirekte Adressierung der Slave-SPS durch den Master –z.B. schreibe 1234 nach DM0200, dann 5678 nach DM0201 IR050 IR IR001 IR002 DM0001 IR001 MOV *DM0001 IR002 MOV MasterSlave IR050 IR IR001 IR tes Wort noch nicht aufgefrischt: Falsche Daten 1234 in DM0201 geschrieben

124 124 Advanced Industrial Automation Datenkonsistenz : Vorkehrungen (4) Indirekte Adressierung der Slave-SPS durch den Master –Hinzufügen einer Cheksumme, z.B. XORW der Adresse + Daten: IR050 IR MasterSlave IR IR001 IR002 IR003 IR050 IR IR IR001 IR002 IR003 Überprüfung, ob XORW(IR001, IR002) = IR003 bevor die Daten in die indirekte Adresse übertragen werden

125 125 Advanced Industrial Automation Baudrate automatisch: 9600 bis 12 Mbaud 16 Worte mit direkten Daten vom Umrichter Adresse PWR COM ERR WD ABAB Profibuskabel Schirm Profibus-DP am Umrichter 3G3FV

126 126 Advanced Industrial Automation Menue / Initialize / Access Level /Advanced Level Programming b1-01=3 und b1-02=3 Einstellungen am 3G3FV

127 127 Advanced Industrial Automation Ausgangsbits: Eingangsbits (Flags): Profibus-Daten vom 3G3FV

128 128 Advanced Industrial Automation Ausgangsdaten: Profibus-Daten vom 3G3FV

129 129 Advanced Industrial Automation Eingangsdaten: Profibus-Daten vom 3G3FV

130 130 Advanced Industrial Automation PrinzipMultimasterMaster-Slave ZugriffsprinzipBitweise ArbitrationToken - Passing Übertragungsgeschw.125k...500kBps9,6k...1,5M...12MBps Buszykluszeit1ms... 10ms1ms...100ms u. mehr CoS Interruptca. 40 Mikrosekunden- ÜbertragungCAN, synchronRS485, asynchron Kabel2 Schirme, 2x 2-Dr.1 geschirmt. 2- Draht Kabellängen...500m km, 3km Optische RepeaterJaja Anzahl Slaves6132 x Anzahl Repeater Vergleich mit DeviceNet DeviceNetProfibus-DP


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