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

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) Slave Devices PROFIBUS Wichtigste Felbustechnologie in Europa ( > 2 Mio. installed nodes) Optimiert für Prozess-Kommunikation Kostengünstiger Anschluss für Feldgeräte

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

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

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

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 angebunden Modular I/O systems Pt 100 Digital I/O-s General Purpose IN/OUT CPCI System unter Linux

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

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

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) dpconfig pbd dpdialog App. 1 App. N Konfig File Log File Linux User Space profilib Treiber Linux Kernel Space Hardware

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)