11

Brno University of TechnologyBrno University of TechnologyFaculty of Electrical Engineering and CommunicationFaculty of Electrical Engineering and Communication

Department of MicroelectronicsDepartment of MicroelectronicsÚÚdolndolníí 53, CZ53, CZ––60200 Brno60200 Brno

Czech RepublicCzech Republic

PouPoužžíívanvanéé prprůůmyslovmyslovéé sbsběěrnice, zrnice, záákladnkladníí typy, motypy, možžnost galvanicknost galvanickéého ho oddodděělenleníí. Inteligentn. Inteligentníí periferie (senzory a periferie (senzory a aktuaktuáátorytory),), vyuvyužžititíí BluetoothBluetooth a a

ZigBee pro bezdrZigBee pro bezdráátovtovéé ppřřipojenipojeníí..

sajdl@feec.vutbr.cz

OndOndřřejej SajdlSajdl

22

ControllerController Area NetworkArea NetworkSeriovSeriováá komunikakomunikaččnníí sbsběěrnice rnice -- ISOISO 1189811898decentralizovandecentralizovanéé řříízenzeníí vv rereáálnlnéém m ččase ase ss vysokým stupnvysokým stupněěm spolehlivosti pm spolehlivosti přřenosu dat enosu dat rychlostrychlostíí aažž 1 1 MbMb/s/sPro zajiPro zajiššttěěnníí kompatibility nasazenkompatibility nasazeníí sbsběěrnice rnice CAN byly definovCAN byly definováány funkny funkččnníí vrstvy:vrstvy:

CAN vrstva objektCAN vrstva objektůů, , CAN transportnCAN transportníí vrstva, vrstva, fyzickfyzickáá vrstva.vrstva.

PrPrůůmyslovmyslovéé sbsběěrnice rnice -- CANCAN

33

SouhrnnSouhrnněě lze uvlze uvéést hlavnst hlavníí rysy CAN sbrysy CAN sběěrnice jako:rnice jako:ppřřííjem a vysjem a vysíílláánníí zprzprááv sv s posouzenposouzeníím priorit, m priorit, zajizajiššttěěnníí minimminimáálnlníích prodlev pch prodlev přři rei režžijnijníích ch ččinnostech (arbitrinnostech (arbitráážžnnííprocedura, adresovprocedura, adresováánníí, p, přřenos penos přřííkazkazůů, aktivace/deaktivace vys, aktivace/deaktivace vysíílalačůčů a a ppřřijijíímamačůčů, , řřeeššeneníí kolize pkolize přříístupu na sbstupu na sběěrnici), rnici), jednoduchjednoducháá a flexibilna flexibilníí momožžnost konfigurace sbnost konfigurace sběěrnicovrnicovéého systho systéému mu (p(přřipojenipojeníí koncovkoncovéého zaho zařříízenzeníí, vyu, využžititíí a segmentace adresova segmentace adresovéého ho prostoru, vyhrazenprostoru, vyhrazenéé, v, vššeobecneobecnéé a urgentna urgentníí adresy), adresy), zajizajiššttěěnníí centralizovancentralizovanéého pho přřííjmu zprjmu zprááv zv z vvííce zdrojce zdrojůů a a řřeeššeneníí ččasovasovéésynchronizace, synchronizace, odstodstíínněěný pný přřenos libovolnenos libovolnéého typu zprho typu zpráávy, kompatibilita formvy, kompatibilita formáátu a tu a ččlenleněěnníí zprzprááv a rv a ráámcmcůů, , momožžnost decentralizovannost decentralizovanéého vho víícencenáásobnsobnéého ho řříízenzeníí ((multimastermultimaster), ), ppřřededáávváánníí opropráávnvněěnníí k vysk vysíílláánníí, , detekce a signalizace chyb pdetekce a signalizace chyb přřenosu, automatickenosu, automatickéé opakovopakováánníí ppřřenosenosůůpopošškozených rkozených ráámcmcůů, , blokace blokace ččááststíí sbsběěrnicovrnicovéého systho systéému zpmu způůsobujsobujííccíích ch ččastastéé nebo trvalnebo trvalééchyby pchyby přřenosu dat. enosu dat.

PrPrůůmyslovmyslovéé sbsběěrnice rnice -- CANCAN

44

HewlettHewlett--Packard Interface Bus (1965)Packard Interface Bus (1965)GeneralGeneral--Purpose Interface BusPurpose Interface Bus (IEEE.488)(IEEE.488)definuje fyzikdefinuje fyzikáálnlněě elektrickelektrickéé, opera, operaččnníí a funka funkččnníívlastnosti spojenvlastnosti spojeníí ppřříístrojstrojůů rrůůzných výrobczných výrobcůůIEEE.488.1 (1975) popisuje mechanickIEEE.488.1 (1975) popisuje mechanickéé a elektricka elektrickéévlastnosti rozhranvlastnosti rozhraníí a taka takéé zzáákladnkladníí ppřřenosovenosovéé protokoly protokoly IEEE.488.2 (1987) doplIEEE.488.2 (1987) doplňňuje specifikaci pro minimuje specifikaci pro minimáálnlnííHW konfiguraci portu vHW konfiguraci portu v koncových pkoncových přříístrojstrojíích, definuje ch, definuje zzáákladnkladníí ppřřííkazy a formkazy a formáát pt přřenenášášených dat.ených dat.SCPI (SCPI (Standard Standard CommandsCommands forfor ProgrammableProgrammableInstrumentationInstrumentation) pod) podáávváá blibližžšíší popis ppopis přřííkazkazůů komunikace komunikace ppřřes sbes sběěrnici HPIB, ale i jinrnici HPIB, ale i jinéé sbsběěrnice (srnice (séériovriováá linka RSlinka RS--232, 485, VXI a dal232, 485, VXI a dalšíší). ).

HPIB a GPIBHPIB a GPIB

55

PrPrůůmyslovmyslovéé sbsběěrnice rnice -- CANCAN

66

ZZáákladnkladníí vlastnosti sbvlastnosti sběěrnice HPIB lze shrnout do nrnice HPIB lze shrnout do něěkolika bodkolika bodůů::momožžnnéé ppřřipojenipojeníí 15 p15 přříístrojstrojůů kk jednjednéé obousmobousměěrnrnéé sbsběěrnici, zarnici, zařříízenzeníí jsou ve stavu "jsou ve stavu "listenlisten" " nebo "nebo "talktalk", nazv", nazváány jsou "ny jsou "ListenerListener" a "" a "TalkerTalker", ", standardnstandardníí zapojenzapojeníí jedinjedinéého ho řřííddííccíího prvku "ho prvku "mastermaster", nazv", nazváán je "n je "ControllerController", mo", možžnnéé rozrozšíšířřeneníína vna věěttšíší popoččet, et, ddéélka sblka sběěrnice obvykle neprnice obvykle nepřřevyevyššuje 20 m, resp. 2 m pro spojenuje 20 m, resp. 2 m pro spojeníí jedinjedinéého pho přříístroje sstroje s řřííddííccíím m prostprostřředkem (spojenedkem (spojeníí ""endend--toto--endend"), sb"), sběěrnici lze prodlournici lze prodloužžit zapojenit zapojeníím opakovam opakovačůčů ""bus bus extensionextension techniquetechnique", hv", hvěězdicovzdicovéé nebo standardnnebo standardníí sbsběěrnicovrnicovéé uspouspořřááddáánníí linky, linky, maximmaximáálnlníí ppřřenosovenosováá rychlost 1 MB/s je vrychlost 1 MB/s je v praxi mpraxi máálo vyulo využžíívváána, urna, urččujujíí ji zapojenji zapojenáá zazařříízenzeníí, , obvykle vobvykle v mezmezíích 250 ach 250 ažž 500 500 kBkB/s, /s, 16 aktivn16 aktivníích signch signáálových vodilových vodičůčů, 8 datových a 8 pro , 8 datových a 8 pro řříízenzeníí ppřřenosu, enosu, asynchronnasynchronníí zpzpůůsob psob přřenosu dat: po bytech senosu dat: po bytech séériovriověě, po bitech paraleln, po bitech paralelněě, potvrzov, potvrzováánníí zprzprááv v ""handshakehandshake" provedeno 3 vodi" provedeno 3 vodičči, i, vv ppřříípadpaděě vvííce ce kontrolerkontrolerůů (za(zařříízenzeníí typu "typu "mastermaster") v") v jednom okamjednom okamžžiku jen jeden aktivniku jen jeden aktivníí, , pasivnpasivníí mmůžůže vye vyžžadovat padovat přřevzetevzetíí řříízenzeníí, pouze ", pouze "mastermaster" typu "" typu "SystemSystem ControllerController" m" můžůže e vynutit pvynutit přřevzetevzetíí řříízenzeníí na sbna sběěrnici, rnici, koncovkoncovéé zazařříízenzeníí ve dvou stavech: "ve dvou stavech: "llocalocal" " -- ruruččnníí řříízenzeníí zz ppřřednedníího panelu, "ho panelu, "remoteremote" " --vzdvzdáálenlenéé řříízenzeníí ppřřes sbes sběěrnici HPIB, rnici HPIB, momožžnost funkce "nost funkce "pollingpolling", kdy koncov", kdy koncovéé zazařříízenzeníí oznoznáámmíí kontrolerukontroleru schopnost provschopnost provéést slust služžbu, bu, vzdvzdáálený lený resetreset ppřříístroje, ovlstroje, ovlááddáánníí ppřříístrojstrojůů pomocpomocíí ppřřerueruššeneníí -- ("("ServiceService RequestRequest", SR), ", SR), standardnstandardníí mechanický konektor 25mechanický konektor 25--pinpin DD--SUB kompatibilnSUB kompatibilníí ss RSRS--232 na obr. 3, nap232 na obr. 3, napěťěťovovééúúrovnrovněě TTL, TTL, 3 vodi3 vodičče potvrzovane potvrzovanéého pho přřenosu zprenosu zprááv: DAV (v: DAV (Data Data ValidValid) ) -- signsignáál zdroje dat potvrzujl zdroje dat potvrzujííccíí jejich jejich platnost pro pplatnost pro přřevzetevzetíí, NRFD (, NRFD (Not Not ReadyReady ForFor DataData) ) -- signsignáál pl přřííjemce dat indikujjemce dat indikujííccíínepnepřřipravenost pro pipravenost pro přřevzetevzetíí dat, NDAC (dat, NDAC (Not Data Not Data AcceptedAccepted) ) -- signsignáál pl přřííjemce dat o jejich jemce dat o jejich neukonneukonččenenéém pm přřevzetevzetíí, aktivn, aktivníí úúroveroveňň je nje níízkzkáá, ,

HPIB a GPIBHPIB a GPIB

77

HPIB a GPIBHPIB a GPIB

88

VrstvovVrstvověě orientovaný systorientovaný systéém m prprůůmyslových komunikamyslových komunikaččnníích zach zařříízenzeníívv ninižžšíších vrstvch vrstváách (pch (přředevedevšíším ve vrstvm ve vrstvěěfyzickfyzickéé) navazuje na ) navazuje na senzorový systsenzorový systéém m ASAS--InterfaceInterface a ve vrstva ve vrstvěě aplikaaplikaččnníínavazuje na navazuje na systsystéém m ProfiNetProfiNet umoumožňžňujujííccííppřřenos libovolných dat penos libovolných dat přřes poes poččíítataččovovééssííttěě

ProfibusProfibus

99

PrPrůůmyslovou komunikaci lze rozdmyslovou komunikaci lze rozděělit do tlit do třříí vrstev:vrstev:vrstva senzorvrstva senzorůů a aka akččnníích ch ččlenlenůů ASAS--InterfaceInterface se spolese společčným ným ppřřenosem digitenosem digitáálnlníích mch měřěřených dat a regulaených dat a regulaččnníích zch záásahsahůů spolu spolu ss ppřřenosem napenosem napáájecjecíí energie, doporuenergie, doporuččeneníí IEC 62026, IEC 62026, vrstva pvrstva přřenosových sbenosových sběěrnicových polrnicových políí ProfiBusProfiBus propojujpropojujííccíích ch vstupnvstupněě--výstupnvýstupníích moduly, mch moduly, měřěřicicíí a ovla ovláádacdacíí zazařříízenzeníí vv rereáálnlnéém m ččase; data ase; data řřííddííccíí kontinukontinuáálnlníí procesy jsou pprocesy jsou přřenenášášeny cyklicky eny cyklicky ss ssííti, mti, měřěřííccíí data, asynchronndata, asynchronníí hlhlášášeneníí a nepravidelna nepravidelnáákonfigurakonfiguraččnníí data jsou posdata jsou posíílláána dle aktuna dle aktuáálnlníí potpotřřeby, doporueby, doporuččenenííIEC 61158/61784, IEC 61158/61784, vrstva kooperujvrstva kooperujííccíích komunikach komunikaččnníích bunch buněěk k slosložženenáázz programovatelných kontrolprogramovatelných kontroléérrůů tvotvořřííccíích funkch funkččnníí IT systIT systéémy my podporujpodporujííccíí standardy sstandardy sííttíí EthernetEthernet, Intranet, Internet. Takto , Intranet, Internet. Takto obecný tok tak vyobecný tok tak vyžžaduje rychlý jednotnaduje rychlý jednotněě adresovatelný prostor adresovatelný prostor ss asynchronnasynchronníím tokem paketm tokem paketůů, doporu, doporuččeneníí IEC 61158/61784. IEC 61158/61784.

ProfibusProfibus

1010

ProfibusProfibus

1111

ProfiBusProfiBus vyuvyužžíívváá vrstvy 1, 2 a 7 vrstvy 1, 2 a 7 referenreferenččnníího modelu ISO/OSI ho modelu ISO/OSI -- fyzickou, fyzickou, spojovou (linkovou) a aplikaspojovou (linkovou) a aplikaččnnííHlavnHlavníí úúkoly funkkoly funkččnníích vrstev jsou:ch vrstev jsou:

fyzickfyzickáá vrstva vrstva -- definice pdefinice přřenosovenosovéého mho méédia, dia, proces kproces kóódovdováánníí a vysa vysíílláánníí/p/přřííjmu dat, jmu dat, spojovspojováá vrstva vrstva -- protokol pprotokol přříístupu ke stupu ke sbsběěrnicovrnicovéému systmu systéému MAC (mu MAC (Medium Access Medium Access ControlControl), ), aplikaaplikaččnníí vrstva vrstva -- spojenspojeníí sbsběěrnice rnice ss procesem, aplikaprocesem, aplikaččnníí programovprogramováánníípodporovaných funkcpodporovaných funkcíí. .

ProfibusProfibus

1212

SystSystéém m ProfiBusProfiBus byl vyvinut sbyl vyvinut s ccíílem integrovat lem integrovat ddřřííve nekompatibilnve nekompatibilníí ppřřenosovenosovéé technologie:technologie:

symetricksymetrickáá linka RSlinka RS--485, st485, stíínněěný kroucený pný kroucený páár r ss ppřřenosovými rychlostmi do 12 enosovými rychlostmi do 12 MbMb/s, /s, novnováá verze RSverze RS--485485--IS (IS (IntrinsicIntrinsic SafetySafety) ) -- ččtytyřřvodivodiččovovéémméédium specidium speciáálnlněě upravenupravenéé pro potencipro potenciáálnlněě výbuvýbuššnnááprostprostřřededíí, , MBP (MBP (Manchester Manchester CodedCoded, Bus , Bus PoweredPowered) ) -- dle dle doporudoporuččeneníí IEC 1158IEC 1158--2, uplatn2, uplatněěnníí ve výrobnve výrobnííautomatizaci pautomatizaci přři zajii zajiššttěěnnéé vysokvysokéé kvality pkvality přřenenášášených ených dat na dlouhdat na dlouhéé vzdvzdáálenosti, specilenosti, speciáálnlníí popožžadavek na adavek na bezpebezpeččnost pnost přříístrojstrojůů, , ppřřenos trasami senos trasami s optickými vloptickými vláákny kny -- vysokvysokáá odolnost odolnost vvůčůči elektromagneticki elektromagnetickéému rumu ruššeneníí, p, přřenos dat na velkenos dat na velkéévzdvzdáálenosti slenosti s malýmimalými úútlumy ptlumy přřenosových cest.enosových cest.

ProfibusProfibus

1313

VyuVyužžititíím symetrickm symetrickéé sséériovriovéé linky RSlinky RS--485 o485 oččekekáávvááme parametry me parametry trasy ptrasy přřenosu dat:enosu dat:

kabel typu A, charakteristickkabel typu A, charakteristickáá impedance 135 aimpedance 135 ažž 165 W, kapacita 165 W, kapacita << 30 30 pFpF/m, odpor uzav/m, odpor uzavřřenenéé smysmyččky ky << 110 W/km, pr110 W/km, průůmměěr kabelur kabelu > 0,64 mm, > 0,64 mm, prprůřůřez mez měědděěnnéého jho jáádra >dra > 0,340,34 mm2, pmm2, přříímmáá, nerozv, nerozvěětventvenáá topologie topologie jednoho segmentu, jednoho segmentu, maximmaximáálnlníí ddéélka segmentu bez poulka segmentu bez použžititíí opakovaopakovačče pe přři pi přřenosovenosovéérychlosti: 1200rychlosti: 1200 m (9,6m (9,6 kb/s, 19,2 kb/s, 45,45 kb/s, 93,75 kb/s), 1000 m kb/s, 19,2 kb/s, 45,45 kb/s, 93,75 kb/s), 1000 m (187,5 kb/s), 400 m (500 kb/s), 200 m (1500 kb/s), 100 m (3000 k(187,5 kb/s), 400 m (500 kb/s), 200 m (1500 kb/s), 100 m (3000 kb/s, b/s, 6000 kb/s, 12000 kb/s), 6000 kb/s, 12000 kb/s), jednoduchjednoducháá instalace ainstalace ažž 32 stanic na jedin32 stanic na jedinéém segmentu linky, potm segmentu linky, potřřeba eba oboustrannoboustrannéého ho bezodrazovbezodrazovééhoho zakonzakonččeneníí linky "linky "bus bus terminatorterminator", ", opakovaopakovačče "e "repeatersrepeaters" jsou nap" jsou napáájeny zjeny z energetickenergetickéé ssííttěě a zajia zajiššťťujujííbezchybný pbezchybný přřenos dat, enos dat, ččastastéé uzemnuzemněěnníí ststíínněěnníí,, konektor 9konektor 9--pinpin DD--SUB, SUB, ppřři poui použžititíí opakovaopakovačůčů aažž 126 stanic, maxim126 stanic, maximáálnlněě 9 opakova9 opakovačůčů ss obnovou obnovou signsignáálu, vzdlu, vzdáálenlenéé napnapáájenjeníí po ppo přříídavných vodidavných vodiččíích vch v kabelu, kabelu, 4 vodi4 vodičče ve ste ve stíínněěnnéém kabelu: m kabelu: RxDRxD//TxDTxD--P (P (PositivePositive), ), RxDRxD//TxDTxD--N N ((NegativeNegative), VP (), VP (VoltageVoltage PowerPower), DGND (), DGND (Digital Digital GroundGround), zakon), zakonččeneníí220220 ΩΩ mezi mezi RxDRxD//TxDTxD--P a P a RxDRxD//TxDTxD--N a 390N a 390 ΩΩ mezi mezi RxDRxD//TxDTxD--P a VP a P a VP a mezi mezi RxDRxD//TxDTxD--N a DGND, charakteristickN a DGND, charakteristickáá impedance 171,6impedance 171,6 ΩΩ, , ppřřenosový kenosový kóód NRZ (d NRZ (NonNon ReturnReturn to to ZeroZero), zabezpe), zabezpeččovacovacíí HammingovaHammingovavzdvzdáálenost (lenost (HammingHamming DistanceDistance)) HD = 4, paritnHD = 4, paritníí bit, start bit, stop bit, 11 bit, start bit, stop bit, 11 bitovbitovéé ppřřenosovenosovéé slovo.slovo.

ProfibusProfibus

1414

ProfibusProfibus

1515

podobný systpodobný systéému mu ProfiBusProfiBussdsdíílejlejíí nněěkterkteréé standardy týkajstandardy týkajííccíí se fyzickse fyzickéévrstvy referenvrstvy referenččnníího modelu OSI a jejich ho modelu OSI a jejich hlavnhlavníím cm cíílem je komunikalem je komunikaččnníí propojenpropojeníínekompatibilnnekompatibilníích technických zach technických zařříízenzeníírrůůzných výrobczných výrobcůů ppřředevedevšíším v m v automatizaautomatizaččnníím a výrobnm a výrobníím procesum procesu

FieldBusFieldBus

1616

VýznamnVýznamnéé rysy sbrysy sběěrnice rnice FieldbusFieldbus lze shrnout lze shrnout jako:jako:

ččííslicovslicováá sbsběěrnice s rnice s poloduplexnpoloduplexníímm sséériovým riovým ppřřenosem urenosem urččenenáá ke komunikaci mezi regulake komunikaci mezi regulaččnníími a mi a ovlovláádacdacíími prvky (senzory velimi prvky (senzory veliččin, akin, akččnníí ččleny) leny) a a řřííddííccíími automaty, mi automaty, zachovzachováány zny záákladnkladníí výhody dosavadnvýhody dosavadníích ch analogových komunikaanalogových komunikaččnníích systch systéémmůů s proudovou s proudovou smysmyččkou 4kou 4 --2020 mAmA, instalace s vyu, instalace s využžititíím pm půůvodnvodnííkabelkabeláážže, e, standardizovanstandardizovanéé fyzickfyzickéé rozhranrozhraníí, nap, napáájenjenííkoncových zakoncových zařříízenzeníí po komunikapo komunikaččnníím vedenm vedeníí, , aplikovatelnost ve výbuaplikovatelnost ve výbuššnnéém výrobnm výrobníímm prostprostřřededíí. .

FieldBusFieldBus

1717

SystSystéém m FieldBusFieldBus zavzavááddíí nněěkterkteréé daldalšíší novnovéévlastnosti:vlastnosti:

obousmobousměěrný prný přřenos venos vííce parametrce parametrůů po ppo pááru vodiru vodičůčů(proudov(proudováá smysmyččka pka přřenenášíáší jednu velijednu veliččinu), inu), úúspora rozvodspora rozvodůů, na jeden p, na jeden páár vodir vodičůčů mmůžůže být e být ppřřipojeno vipojeno vííce jednotek, ce jednotek, schopnost funkschopnost funkččnníí diagnostiky jednotek a jejich diagnostiky jednotek a jejich propojenpropojeníí, , rychlrychláá informace o výjimeinformace o výjimeččných stavech, ných stavech, implementace principimplementace principůů distribuovandistribuovanéého ho řříízenzeníí snisnižžuje uje nnáároky na výkonnost a poroky na výkonnost a poččet et řřííddííccíích terminch termináállůů. .

FieldBusFieldBus

1818

VV referenreferenččnníím modelu ISO/OSI jsou zm modelu ISO/OSI jsou z pohledu sbpohledu sběěrnice rnice FieldBusFieldBus zastoupeny pouze fyzickzastoupeny pouze fyzickáá, spojov, spojováá a aplikaa aplikaččnníívrstva. Vlastnvrstva. Vlastníí architektura je rozdarchitektura je rozděělena do 3 lena do 3 specifických vrstev:specifických vrstev:

fyzickfyzickáá ppřřenosovenosováá vrstva vrstva ((PhysicalPhysical LayerLayer), vrstva ), vrstva čč. 1 OSI, . 1 OSI, definovdefinováána standardy ISA S50.02na standardy ISA S50.02--1992 a IEC11581992 a IEC1158--22--1993, 1993, ppřřevod zprevod zprááv z komunikav z komunikaččnníího zho záásobnsobnííku na elektrickku na elektrickéé signsignáály, ly, synchronnsynchronníí ppřřenos, kenos, kóódovdováánníí Manchester Manchester BipolarBipolar PhasePhase--L, L, vysvysíílláánníí a pa přřííjem analogových signjem analogových signáállůů do a z pdo a z přřenosovenosovéého ho mméédia, paket jako jednotka pdia, paket jako jednotka přřenenášášených dat, doplnených dat, doplněěnníí znakznakůůzzááhlavhlavíí ""preamblepreamble", za", začčáátku a konce dat "tku a konce dat "start / start / endend delimiterdelimiter" " kk vlastnvlastníím um užživatelským dativatelským datůům o dm o déélce 252 bitlce 252 bitůů, , komunikakomunikaččnníí zzáásobnsobníík k ((CommunicationCommunication StackStack), slu), služžby vrstev by vrstev čč.2 .2 a 7 OSI (spojova 7 OSI (spojováá a aplikaa aplikaččnníí vrstva), vrstva), uužživatelskivatelskáá vrstva vrstva ((UserUser ApplicationApplication), konkr), konkréétntníí aplikace (napaplikace (napřř. . SW SW řříízenzeníí výroby automobilvýroby automobilůů). ).

FieldBusFieldBus

1919

FieldBusFieldBus

2020

FyzickFyzickáá vrstva sbvrstva sběěrnice zahrnuje 2 rnice zahrnuje 2 varianty pvarianty přřenosu dat:enosu dat:

varianta H1varianta H1, p, přřenosovenosováá rychlost 31,25 kb/s, rychlost 31,25 kb/s, ppřřenos informace na elementenos informace na elementáárnrníí úúrovni rovni (sn(sníímmáánníí statických a nstatických a níízkofrekvenzkofrekvenččnníích ch veliveliččin, ovlin, ovlááddáánníí kvazistatickýchkvazistatických dynamických dynamických jevjevůů atdatd))varianta H2varianta H2, p, přřenosovenosováá rychlost 1 rychlost 1 MbMb/s a 2,5 /s a 2,5 MbMb/s, rychl/s, rychléé automatizaautomatizaččnníí procesy (mprocesy (měřěřeneníí a a ovlovlááddáánníí), mo), možžnnéé napnapáájenjeníí ze sbze sběěrnicernice

FieldBusFieldBus

2121

LinkovLinkováá vrstva komunikavrstva komunikaččnníího zho záásobnsobnííku ku rozlirozliššuje 3 typy puje 3 typy přřipojených zaipojených zařříízenzeníí::

zzáákladnkladníí zazařříízenzeníí ""basicbasic devicedevice" " -- regularegulaččnníí a a mměřěřicicíí prvky bez schopnostprvky bez schopnostíí řřadiadičče sbe sběěrnice rnice LAS (LAS (LinkLink ActiveActive SchedulerScheduler), ), řřííddííccíí zazařříízenzeníí ""linklink mastermaster" " -- funkce funkce řřadiadičče e komunikace na sbkomunikace na sběěrnici, rnici, ppřřemostemostěěnníí ""bridgebridge" " -- spojenspojeníí dvou segmentdvou segmentůůlinky a taklinky a takéé spojenspojeníí linek variant H1 a H2. linek variant H1 a H2.

FieldBusFieldBus

2222

Charakteristika uCharakteristika užživatelskivatelskéé vrstvy:vrstvy:nezahrnuta vnezahrnuta v modelu ISO/OSI, standard modelu ISO/OSI, standard FieldBusFieldBuszajizajiššťťuje kompatibilitu zauje kompatibilitu zařříízenzeníí rrůůzných výrobczných výrobcůů, , řřííddííssííťť a ua užživatelskivatelskéé aplikace, obsahuje SW moduly aplikace, obsahuje SW moduly --bloky, bloky, blok charakteristiky zablok charakteristiky zařříízenzeníí ((ResourceResource BlockBlock) ) --obsahuje typovobsahuje typovéé parametry zaparametry zařříízenzeníí, , funkfunkččnníí blok (blok (FunctionFunction BlockBlock) ) -- akakččnníí ččleny leny vv automatizaautomatizaččnníím systm systéému mu -- analogový a diskranalogový a diskréétntníívstup a výstup, regulvstup a výstup, reguláátor PD a PID, regultor PD a PID, reguláátor pomtor poměěru, ru, ruruččnníí nastavennastaveníí, výb, výběěr r řříízenzeníí a odchylka, a odchylka, ppřřevodnevodníí blok (blok (TransducerTransducer BlockBlock) ) -- sbsběěr a r a poskytovposkytováánníí informacinformacíí o stavu senzoru a regulo stavu senzoru a reguláátoru, toru, kalibrakalibraččnníí kkřřivky, zajiivky, zajiššttěěnníí ppřřevzetevzetíí a odevzda odevzdáánníí dat, dat, hlhlášášeneníí výstrahy atd. výstrahy atd.

FieldBusFieldBus

2323

ASAS--I (I (ActuatorActuator SensorSensor InterfaceInterface) a je ) a je vrstva senzorvrstva senzorůů a aka akččnníích ch ččlenlenůů --nejninejnižžšíší vrstva hierarchie sbvrstva hierarchie sběěrnicovrnicovéého systho systéému mu ProfiBusProfiBus podle doporupodle doporuččenenííIEC 62026 (1991), takIEC 62026 (1991), takžže se vlastne se vlastněě jednjednáá o o ččáást slost složžititéého mho měřěřicicíího a ho a regularegulaččnníího telekomunikaho telekomunikaččnníího ho řřetetěězce. zce. HlavnHlavníí vlastnosti ASvlastnosti AS--I lze shrnout jako: I lze shrnout jako:

spolespoleččný pný přřenos digitenos digitáálnlníích mch měřěřených a regulaených a regulaččnníích dat spolu sch dat spolu s ppřřenosem enosem napnapáájecjecíí energie, energie, libovolnlibovolnáá topologie (linetopologie (lineáárnrníí sbsběěrnicovrnicováá, hv, hvěězdicovzdicováá čči stromovi stromováá) bez koncových ) bez koncových termintermináátortorůů, nest, nestíínněěnnáá dvoudrdvoudráátovtováá linka o dlinka o déélce 100 m, plce 100 m, přři ui užžititíí opakovaopakovačůčů300300 mm (obr. 7), (obr. 7), maximmaximáálnlněě 31 31 úúččastnických stanic na sbastnických stanic na sběěrnici resp. 124 senzorrnici resp. 124 senzorůů a 124 aka 124 akččnníích ch ččlenlenůů, komunikace typu ", komunikace typu "mastermaster" " -- ""slaveslave", vysok", vysokáá ppřřenosovenosováá rychlost (nirychlost (nižžšíší nenežž166 kb/s) s166 kb/s) s cyklickým sbcyklickým sběěrem a distribucrem a distribucíí dat (cyklus 5dat (cyklus 5 msms a krata kratšíší), ), velmi jednoduchvelmi jednoducháá instalace pouhým zapojeninstalace pouhým zapojeníím zvlm zvlášáštntníího typu dvouvodiho typu dvouvodiččovovéého ho kabelu, výkonovkabelu, výkonovéé akakččnníí ččleny sleny s vlastnvlastníím lokm lokáálnlníím zdrojem napm zdrojem napáájenjeníí, jmenovit, jmenovitéénapnapáájecjecíí napnapěěttíí 2424 V, pV, přřenos informace pomocenos informace pomocíí vyhodnocovvyhodnocováánníí napnapěťěťových ových impulsimpulsůů superponovaných na napsuperponovaných na napáájecjecíím napm napěěttíí, , kkóód Manchester, zabezped Manchester, zabezpeččeneníí dat start a stop bitem, paritndat start a stop bitem, paritníím bitem, alternacm bitem, alternacííimpulsimpulsůů, mezerami mezi impulsy a nutnost, mezerami mezi impulsy a nutnostíí vyslat impuls ve druhvyslat impuls ve druhéé polovinpoloviněětelegramu, omezentelegramu, omezenáá ddéélka telegramu (za stop bitem se jilka telegramu (za stop bitem se jižž nevysnevysíílajlajíí žžáádndnééimpulsy). impulsy).

ASAS--Interface Interface SystemSystem

2424

TypickTypickáá konfigurace nejnikonfigurace nejnižžšíší úúrovnrovněěmměřěřííccíího ho řřetetěězce podle technologie ASzce podle technologie AS--Interface Interface

ASAS--Interface Interface SystemSystem