Основные характеристики многоуровневой сетевой модели Process Field Bus - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа

Главная

Программирование, компьютеры и кибернетика
Основные характеристики многоуровневой сетевой модели Process Field Bus

Физический уровень PROFIBUS: электрическая сеть с шинной топологией, оптическая сеть на основе волоконно-оптического кабеля, инфракрасная сеть. Протокол доступа к шине. Прикладной пользовательский сервис. Протоколы Profibus DP, Profibus FMS, Profibus PA.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Уфимский государственный нефтяной технический университет
тема: Основные характеристики многоуровневой сетевой модели Process Field Bus
PROFIBUS (Process Field Bus) -- открытая промышленная сеть, прототип которой был разработан компанией Siemens AG для своих промышленных контроллеров SIMATIC, на основе этого прототипа Организация пользователей PROFIBUS разработала международные стандарты, принятые затем некоторыми национальными комитетами по стандартизации. Очень широко распространена в Европе, особенно в машиностроении и управлении промышленным оборудованием. Сеть PROFIBUS -- это комплексное понятие, она основывается на нескольких стандартах и протоколах. Сеть отвечает требованиям международных стандартов IEC 61158 и EN 50170. Поддержкой, стандартизацией и развитием сетей стандарта PROFIBUS занимается PROFIBUS NETWORK ORGANISATION (PNO).
PROFIBUS объединяет технологические и функциональные особенности последовательной связи полевого уровня. Она позволяет объединять разрозненные устройства автоматизации в единую систему на уровне датчиков и приводов.
PROFIBUS использует обмен данными между ведущим и ведомыми устройствами (протоколы DP и PA) или между несколькими ведущими устройствами (протоколы FDL и FMS). Требования пользователей к получению открытой, независимой от производителя системе связи, базируется на использовании стандартных протоколов PROFIBUS.
Сеть PROFIBUS построена в соответствии с многоуровневой сетевой моделью ISO 7498. PROFIBUS определяет следующие уровни:
· 1 -- физический уровень -- отвечает за характеристики физической передачи;
· 2 -- канальный уровень -- определяет протокол доступа к шине;
· 7 -- уровень приложений -- отвечает за прикладные функции.
Физически PROFIBUS может представлять из себя:
· электрическую сеть с шинной топологией, использующую экранированную витую пару, соответствующую стандарту RS-485;
· оптическую сеть на основе волоконно-оптического кабеля;
Интерфейс RS-485 (другое название - EIA/TIA-485) - один из наиболее распространенных стандартов физического уровня связи. Физический уровень - это канал связи и способ передачи сигнала (1 уровень модели взаимосвязи открытых систем OSI).Сеть, построенная на интерфейсе RS-485, представляет собой приемопередатчики, соединенные при помощи витой пары.
Допустимое число передатчиков / приемников
Диапазон напряжений "1" передатчика
Диапазон напряжений "0" передатчика
Диапазон синфазного напряжения передатчика
Допустимый диапазон напряжений приемника
Пороговый диапазон чувствительности приемника
Максимальный ток короткого замыкания драйвера
Допустимое сопротивление нагрузки передатчика
Максимальное время нарастания сигнала передатчика
Шинная топология при искользовании встроенных оптических портов и OBT; Шинная топология, топология типа «звезда» или «кольцо» при использовании OLM
Волоконно-оптические кабели с волокнами из стекла, с пластиковым покрытием или с пластиковыми волокнами
9,6 кбит/с 19,2 кбит/с 45,45 кбит/с 93,75 кбит/с 187,5 кбит/с 500 кбит/с 1,5 Мбит/с 3 Мбит/с 6 Мбит/с 12 Мбит/с
Открытое пространство с прямой видимостью
9,6 кбит/с 19,2 кбит/с 45,45 кбит/с 93,75 кбит/с 187,5 кбит/с 500 кбит/с 1,5 Мбит/с 3 Мбит/с 6 Мбит/с 12 Мбит/с
Прикладной пользовательский сервис обеспечивается уровнем 7 эталонной модели ISO/OSI. Благодаря этому сервису возможен эффективный и расширяемый обмен данными между прикладными процессами. Прикладной уровень протокола PROFIBUS-FMS определяется в стандарте DIN 19245, Часть 2 и состоит из Спецификации Сообщений Fieldbus - FMS (Fieldbus Message Specification) и Интерфейса Нижнего Уровня - LLI (Lower Layer Interface). В спецификации FMS описываются объекты взаимодействия, прикладной сервис и результирующие модели с точки зрения взаимодействующего партнера. Интерфейс LLI служит для адаптации прикладных функций к разным характеристикам Уровня 2.
profibus электрический шина протокол
Profibus DP (Decentralized Peripherals) - профиль протоколов промышленной сети Profibus.
· 1 -- физический уровень -- отвечает за характеристики физической передачи
· 2 -- Канальный уровень -- определяет протокол доступа к шине
· 7 -- Прикладной уровень -- отвечает за прикладные функции
Данная сеть была спроектирована для высокоскоростной передачи данных между устройствами. В данной сети центральные контроллеры (программируемые логические контроллеры и PC) связаны с их распределёнными полевыми устройствами через высокоскоростную последовательную связь. Большинство передач данных осуществляется циклическим способом.
В качестве ведущего устройства могут использоваться контроллеры. Как ведомые устройства, могут использоваться приводы, клапаны или устройства ввода-вывода.
С помощью Profibus DP могут быть реализованы Mono и MultiMaster системы. Основной принцип работы заключается в следующем: центральный контроллер (ведущее устройство) циклически считывает входную информацию с ведомых устройств и циклически записывает на них выходную информацию. При этом время цикла шины должно быть короче, чем время цикла программы контроллера, которое для большинства приложений составляет приблизительно 10 мсек. В дополнение к циклической передаче пользовательских данных Profibus DP предоставляет широкие возможности по диагностике и конфигурированию. Коммуникационные данные отображаются специальными функциями как со стороны ведущего, так и со стороны ведомого устройства.
Диагностические функции Profibus DP позволяют быстро локализовать сбои в системе. Диагностические сообщения передаются по шине мастеру, сообщения делятся на три уровня:
· связанная со станцией диагностика -- определяет состояние всего устройства (перегрев, низкое напряжение и т. д.)
· связанная с модулем диагностика -- сообщения связанные с ошибками в том или ином входном/выходном модуле
· связанная с каналом диагностика -- определяют ошибку конкретного бита входа/выхода.
Поведение системы при использовании протокола DP определяется состоянием ведущего устройства. Существует три основных состояния:
· ОСТАНОВ -- в этом состоянии не происходит передачи данных между ведущим устройством и периферией
· ОЧИСТКА -- ведущее устройство считывает информацию с ведомых устройств и держит выходы в состоянии защиты от сбоев
· РАБОТА -- ведущее устройство находится в состоянии приёма или передачи данных с периферии
Ведущее устройство циклически посылает информацию о своём состоянии всем ведомым устройствам присоединённым к нему. Передача данных между ведущим и ведомым устройствами делится на три фазы:
На 1 и 2 стадиях ведомое устройство сравнивает свою текущую конфигурацию с конфигурацией ожидаемой ведущим устройством и только если они совпадают, происходит передача данных. В дополнение к обычной передаче пользовательских данных, ведущее устройство может посылать управляющие команды одному, группе или всем своим ведомым устройствам. Существует две таких команды. Одна переводит ведомые устройства в режим sync (все выходы блокируются в текущем состоянии), другая -- переводит в режим freeze (все входы блокируются в текущем состоянии). Вывод из этих режимов происходит с помощью команд unsync и unfreeze соответственно.
В дополнение к данной системе передачи, существуют расширенные DP функции, которые позволяют производить ациклическое чтение и запись параллельно циклической передаче данных.
PROFIBUS FMS -- протокол предназначен в основном для связи программируемых контроллеров друг с другом и станциями оператора. Он используется в тех областях, где высокая степень функциональности более важна нежели чем быстрое время реакции системы.
При связи через FMS используются отношения типа клиент-сервер. Клиент является процессом приложения, который в качестве заказчика услуги обращается к объектам. Сервер является исполнителем услуги «Объекты».
В распоряжение клиенту предоставляются объекты связи. В качестве примера устройств, соединенных по FMS протоколу можно взять из оборудования фирмы Сименс -- SIMATIC S7 c FMS-CP или, например, SIMATIC S5 c CP 5431FMS. Очень часто используется комбинированный режим работы устройств PROFIBUS FMS и PROFIBUS DP, в этом случае между мастерами и ведомыми устройствами используется протокол DP, а между самими мастерами протокол FMS:
Основная нагрузка в протоколе FMS приходится на уровень приложений. Им предоставляются коммуникационные службы, которые могут использоваться непосредственно пользователем, которые отвечают за выполнение запросов в системе клиент-сервер . Коммуникационная модель PROFIBUS FMS допускает объединение распределенных процессов приложений в общий процесс с использованием коммуникационных связей. Часть процесса приложения в полевом устройстве, которая может быть достигнута через коммуникацию называется виртуальным полевым устройством VFD. В нем находится словарь так называемых коммуникационных объектов, через которые и происходит связь между устройствами с помощью служб. Словарь содержит описание, структуру и типы данных, а также связи между адресами внутреннего устройства коммуникационных объектов и их назначение на шине (индекс/имя).
Более подробно, словарь состоит из следующих объектов:
· заголовок - информация по структуре словаря
· список статических типов данных - список поддерживаемых статических типов данных
· словарь статических объектов в нем - все статические коммуникационные объекты
· динамический список списка переменных - список всех списков переменных
· динамический список программ - список всех программ
В настоящее время применение протокола PROFIBUS FMS сокращается, в связи с переходом к Промышленный Ethernet и PROFInet.
Однако спецификации FMS стали частью стандарта FOUNDATION Fieldbus и используются в нём.
PROFIBUS PA (Process Automation) -- промышленная сеть, служит для соединения систем автоматизации и систем управления процессами с полевыми устройствами (например, датчиками давления, температуры и уровня). Может использоваться для аналоговой (от 4 до 20 мА) технологии. Profibus PA использует основные Profibus DP функции передачи измеренных величин и состояния контроллера, а также расширенные функции PROFIBUS DP для параметризации и операций с полевыми устройствами.
4.1 Примеры электрической сети PROFIBUS
· Высококачественный сетевой кабель.
· Передача данных по RS 485 в соответствии с EIA.
· Магистральная топология с подключением станций через сетевые терминалы и сетевые соединители.
· Метод передачи данных IEC 61158-2 в зонах повышенной опасности.
· Согласование DP (кодирование с использованием дифференциальных сигналов напряжения RS 485) и PA (кодирование с использованием сигналов силы тока) каналов связи с помощью соответствующей аппаратуры (модулей и соединителей DP/PA связи).
· Концепция однородных способов монтажа и заземления.
4.2 Пример оптической сети PROFIBUS
Оптические каналы связи обладают целым рядом преимуществ по сравнению с электрическими каналами:
· Нечувствительность к воздействию электромагнитных помех.
· Широкий спектр возможных применений.
· Возможность применения пластиковых, PCF и стеклянных оптоволоконных кабелей.
4.3 Пример беспроводного решения для PROFIBUS
Инфракрасные каналы используются для организации беспроводной связи и позволяют передавать данные на расстояние до 15м. Такие каналы являются наиболее эффективным решением для обмена данными с аппаратурой, расположенной на подвижных частях технологического оборудования. Скорость передачи данных может достигать 1.5Мбит/с. Для передачи данных по инфракрасным каналам применяются модули ILM (Infrared Link Module - инфракрасный модуль связи).
4.4 Пример доступ к сетям PROFIBUS по Ethernet
-Одновременный доступ нескольких приложений к сети PROFIBUS
-Фактический стандарт для параметризации устройств независимо от производителя или класса устройства
-Возможность выбора необходимого количества каналов PROFIBUS
-Одновременный доступ к данным уже функционирующих систем
-Быстрая интеграция в систему благодаря открытому
пользовательскому интерфейсу и OPC-серверу
-Многочисленные примеры использования для различных сред
разработки и языков программирования
-Возможность адаптации для оптимальной интеграции в конкретную среду
С писок использованных источников
1. Мир компьютерной автоматизации. Журнал ( http://www.mka.ru/?p=40754)
2. Каталог продуктов Siemens (http://siemens.el-complex.com)
3. Средства и системы компьютерной автоматизации (http://www.asutp.ru/?p=600012)
4. Википедия (http://ru.wikipedia.org/wiki/PROFIBUS )
5. Profibus. Краткий обзор (http://plc4good.org.ua/view_post.php?id=39 )
Основные характеристики промышленного сетевого стандарта Profibus. Структура и состав разработанного программно-аппаратного комплекса. Структура инфокоммуникационной сети. Конфигурация рабочих и диспетчерских станций, серверов, сетевых устройств. контрольная работа [1,0 M], добавлен 02.02.2016
Понятие, особенности и уровни промышленных сетей. Сравнение протоколов передачи данных HART, Industrial Ethernet, Foundation Filedbus, CAN, Modbus, их достоинства и недостатки. Физический и канальный уровни сети Profibus. Распределение функций управления. презентация [812,9 K], добавлен 29.11.2013
Сведения о промышленных сетях, их отличие от офисных. Значение и параметры сетевого интерфейса. Свойства, преимущества и недостатки, принципы работы протоколов Hart, Modbus, Profibus, Can. Отличительные признаки Ethernet. Полевая шина Foundation fieldbus. реферат [161,7 K], добавлен 23.11.2013
Физический уровень протокола CAN. Скорость передачи и длина сети. Канальный уровень протокола CAN. Рецессивные и доминантные биты. Функциональная схема сети стандарта CAN. Методы обнаружения ошибок. Основные характеристики сети. Протоколы высокого уровня. реферат [464,4 K], добавлен 17.05.2013
Основные протоколы доступа к именованным ресурсам через WWW-сеть. Техника поиска и перемещения в сетях WWW. Загрузка и просмотр веб-страниц и определение местонахождения ресурсов в сети. Технология идентификации URI и система доменных имён DNS. контрольная работа [2,5 M], добавлен 28.02.2017
Физический уровень 100Base-T4 - четырехпарная витая пара. Принципы построения домашних сетей. Выбор мест расположения оборудования, топологии сети и типа кабеля. Модернизация и расширение сети. Выбор типа оптических коннекторов и оптоволоконного кабеля. курсовая работа [41,9 K], добавлен 29.11.2014
Сеть доступа как система средств связи между местной станцией и терминалом пользователя с замещением части или всей распределительной сети, типы и функциональные особенности, сферы практического применения. Операционные системы управления сети доступа. реферат [2,1 M], добавлен 14.02.2012
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Основные характеристики многоуровневой сетевой модели Process Field Bus курсовая работа. Программирование, компьютеры и кибернетика.
Модели Алгоритмов Реферат
Реферат по теме Москва - город-герой
Помощь С Курсовой
Капитан Америка Сочинение На Английском
Реферат: The Art Of Lying Essay Research Paper
Реферат: Управление качеством продукции 13
Сочинение по теме Критическое изображение армейского общества в повести А. И. Куприна «Поединок»
Курсовая работа по теме Причины появления и пути преодоления правового нигилизма
Выполнение Контрольных Работ По Техническому
Владимир Дубровский Благородный Герой Сочинение
Математика 6 Класс Годовая Контрольная Работа 2022
Курсовая работа по теме Социально-культурная деятельность
Частотные отрезки в тривиальных наименованиях
Наблюдение как метод социологического исследования
Обломов Аргументы Для Итогового Сочинения 2022
Контрольная работа по теме Физико-химические свойства алкалоидов
Дипломная работа по теме Увольнение по инициативе работодателя как мера дисциплинарного взыскания
Курсовая На Тему Валютная Система Рф
Реферат: Организация индивидуального сопровождения детей группы риска 2
Как Правильно Делать Сноски В Реферате
Условие действительности сделок - Государство и право реферат
Репродуктивное здоровье и поведение. Индивидуальный и сводный учет заболеваемости. Медицинское страхование - Медицина презентация
Синдром дыхательных расстройств. Клиника. Диагностика - Медицина лекция