Übersicht
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PROFIBUS – das bewährte und robuste Bussystem in der Automatisierungstechnik
Die Forderungen der Anwender nach einem offenen, herstellerneutralen Kommunikationssystem bewirkten die Spezifikation und Standardisierung des PROFIBUS-Protokolls.
PROFIBUS legt die technischen und funktionellen Merkmale eines seriellen Feldbussystems fest, mit dem verteilte Feldautomatisierungsgeräte im unteren (Sensor-/Aktor-Ebene) bis mittleren Leistungsbereich (Zellebene) vernetzt werden können.
Die Normung nach IEC 61158/EN 50170 sorgt für die Zukunftssicherheit Ihrer Investitionen.
Durch den Konformitäts- und Interoperabilitätstest bei den von der PROFIBUS & PROFINET International (PI) autorisierten Test-Laboratorien und die Zertifizierung der Geräte durch die PI erhält der Anwender die Sicherheit, dass die Qualität und Funktionalität auch in Multi-Vendor Installationen sichergestellt sind.
PROFIBUS-Varianten
Um die stark unterschiedlichen Anforderungen in der Feldebene erfüllen zu können, sind zwei unterschiedliche PROFIBUS-Varianten definiert:
- PROFIBUS PA (Process Automation) – Die Variante für Anwendungen in der Prozessautomatisierung. PROFIBUS PA verwendet die in IEC 61158‑2 festgelegte eigensichere Übertragungstechnik.
- PROFIBUS DP (Dezentrale Peripherie) – Diese auf Geschwindigkeit optimierte Variante ist speziell für die Kommunikation von Automatisierungssystemen mit dezentralen Peripheriestationen und Antrieben zugeschnitten. PROFIBUS DP zeichnet sich aus durch kürzeste Reaktionszeiten und hohe Störsicherheit und ersetzt die kostenintensive parallele Signalübertragung mit 24 V und die Messwertübertragung in 0/4 ... 20 mA-Technik.
Aufbau
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Busteilnehmer bei PROFIBUS DP
PROFIBUS DP unterscheidet zwei verschiedene Masterklassen und eine Device-Klasse:
DP-Master Klasse 1
Der DP-Master Klasse 1 ist bei PROFIBUS DP die zentrale Komponente. In einem festgelegten, immer wiederkehrenden Nachrichtenzyklus tauscht die zentrale Master-Station Informationen mit dezentralen Stationen (DP-Devices) aus.
DP-Master Klasse 2
Bei der Inbetriebnahme, zur Konfiguration des DP-Systems, zur Diagnose oder zur Anlagenbedienung im laufenden Betrieb werden Geräte dieses Typs eingesetzt (Programmier-, Projektier- oder Bediengeräte). Ein DP-Master Klasse 2 kann z. B. Eingangs-, Ausgangs-, Diagnose- und Konfigurationsdaten der Devices lesen.
DP-Device
Ein DP-Device ist ein Peripheriegerät, das Ausgangsinformationen bzw. Sollwerte vom DP-Master zugestellt bekommt und als Antwort Eingangsinformationen, Mess- bzw. Istwerte an den DP-Master zurücksendet. Ein DP-Device sendet nie selbsttätig Daten, sondern nur nach Aufforderung durch den DP-Master.
Die Menge der Eingangs- und Ausgangsinformationen ist geräteabhängig und kann pro DP-Device je Senderichtung maximal 244 byte betragen.
Funktion
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Funktionsumfang in DP-Mastern und DP-Devices
Der Funktionsumfang in DP-Mastern und DP-Devices kann unterschiedlich ausgeprägt sein. Man unterscheidet den Funktionsumfang nach DP‑V0, DP‑V1 und DP‑V2.
Kommunikationsfunktionen DP-V0
Die Master-Funktionen DP‑V0 umfassen die Funktionen Konfiguration, Parametrierung, Diagnosedaten lesen sowie das zyklische Lesen von Eingangsdaten/Istwerten und Schreiben von Ausgangsdaten/Sollwerten.
Kommunikationsfunktionen DP-V1
Die Funktionserweiterungen DP‑V1 ermöglichen es, parallel zum zyklischen Datenverkehr auch azyklische Read- und Write-Funktionen auszuführen. Diese Art von Devices müssen während des Anlaufs und auch während des laufenden Betriebs mit umfangreichen Parametrierdaten versorgt werden. Diese azyklisch übertragenen Parametrierdaten werden im Vergleich zu den zyklischen Soll-, Ist- und Messwerten nur sehr selten geändert und werden mit niedriger Priorität parallel zum schnellen Nutzdatentransfer übertragen. Auch detaillierte Diagnoseinformationen können auf diese Art übertragen werden.
Kommunikationsfunktionen DP-V2
Die erweiterten Master-Funktionen DP‑V2 umfassen im Wesentlichen die Funktionen Taktsynchronisation und den Querverkehr zwischen den DP-Devices.
- Taktsynchronisation:
Die Taktsynchronisation wird durch die Verwendung eines äquidistanten Taktsignals auf dem Bussystem realisiert. Dieser zyklische, äquidistante Takt wird als Global-Control-Telegramm vom DP-Master an alle Busteilnehmer gesendet. Master und Devices können somit ihre Applikationen auf dieses Signal synchronisieren. Der Jitter des Taktsignals von Zyklus zu Zyklus ist kleiner als 1 μs.
- Querverkehr:
Zur Realisierung des Querverkehrs zwischen den Devices wird das sogenannte Publisher-/Subscriber-Modell verwendet. Als Publisher deklarierte Devices stellen ihre Eingangs-/Ist- und Messwerte anderen Devices, den Subscribern, zum Mitlesen zur Verfügung. Dies erfolgt durch das Versenden des Antworttelegramms zum Master als Broadcast. Die Querverkehrs-Kommunikation erfolgt also zyklisch.
Integration
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PROFIBUS bei SINAMICS
SINAMICS verwendet das PROFIBUS-Protokoll PROFIBUS DP. Die SINAMICS Antriebe können nur als DP-Device eingesetzt werden.
PROFIBUS bei SIMOTION
SIMOTION verwendet das PROFIBUS-Protokoll PROFBUS DP. SIMOTION kann sowohl als DP-Master als auch als DP-Device eingesetzt werden. Es werden die Kommunikationsfunktionen DP‑V0, DP‑V1 und DP‑V2 unterstützt.