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ProfitBus

此為1989 年德國官民共同開發,屬德國規格(DIN19245),且於1996 年成為歐洲規格(EN50170),於1999 年被承認為IEC 規格(IEC61158)。在使用者支援方面,1989 年在德國成立使用者協會,到2000 年9 月底,有300 家以上已上市推出。

2000 種以上針對PROFITBUS 的產品,全球有62 萬以上的應用,配合400 萬以上的產品正在運轉中。在歐洲,PROFIT-BUS 於Open Field Network 市場上,據說有50% 的市場佔有率。M-System R3、R5 系列正接受PROFITBUS 的認證。

 

PROFITBUS 概要

PROFITBUS 從FA(Factory Automation) 到PA(Process Automation) 大幅地涵蓋,並規定下列三個協定:

1. PROFITBUS-FMS(Field Message Specification):
    屬於物件導向之Model,是一種適用於PLC、DCS、PC 等的智慧型Station 間的通訊。

2.PROFITBUS- DP(Decentralized Periphery):
   屬於一種Promote I/O、Drive 等的現場裝置及Controller 之間的可傳送資料的協定。

3.PROFITBUS- PA(Process Automation):
   屬於一種適用於IEC1158-2 上規定的物理層防爆,並能根據通訊纜線,針對各個Noddle 提供電力之協定。 

PROFITBUS 通信方式因為是將整個通訊網路上多數的Master 連線,限制各個Master 的同時通信要求的一種權杖通訊的方式,和Master/Slave 通信方式併用,所以稱之為Hybird 的方式。而且,對PROFITBUS 而言,通訊網路上的Noddle 脫落,不會影響到其他Noddle 的通訊是其特長。因為使用PROFITBUS,透過 OPEN 規格,可以構築多元的網際網路系統。另一方面,由於各個硬體設備廠商開發出根據PROFITBUS 而來的設備,以致在統一協定下,能和各種不同機能的設備連線。而GSD 檔即為記載Device Profile 之用。PROFITBUS 機器製造廠商則提供GSD 檔到機器上。

 

PROFITBUS-DP 之由來

有關PROFITBUS,起初先開發PLC 或PC 間的通信FMS(Field Message Specification),其後很輕易地又完成了DP(Decentralized Periphery) 作為高速的Fieldbus。此為PROFITBUS 的基礎,稱為DPVO(0版本)或標準PROFITBUS-DP。 PROFITBUS的特長即是能簡單確實地進行高速又週期地交換資料,而且還有作為選項之ㄧ的具備Station 的診斷、Module 診斷以及Channel 診斷的機能。

 

PROFITBUS-DP 的機能擴充

有關PROFITBUS-DP,DPV0 版以後,機能已經擴充,目前有DPV0、V1、V2 三種版本。DPV1 的目的訂在「非週期的資料通信」。而擴充機能一方面支援Master 及Slave 間,週期的資料交換,另一方面也支援非週期資料的傳送。有此擴充之後,可便利又確實地進行

1. 機器參數的設定
2. 趕測器的維修
3. 狀態及資料的監視
4. 警報處理

DPV2 是以針對高速Drive 的應用為目的而更進一步的擴充機能。ISO(Hronous Mode 通信,以及Slave 間通信(Publisher/Subscriber) Time Stamp 等等的機能也追加上去了。

 

Device 的 Type (裝置的型態)

PROFITBUS-DP 連線的機器有下列三種:

1. DP-Master-Class1(DPM1):
    此型為以和Slave 之間的高速交換資料為目的,而又以PLC 為代表之Controller。

2. DP-Master-Class2(DPM2):
    此型目的為Engineering,Configuration,Maintenance 等,以搭載機器管理等軟體的PC 為代表的Device。

3. Slave:
    此為在通信上接受動作的裝置,比方說I/O Device,Drive 裝置控制用的Device。

 

DPV1 的擴充功能

和DPV0 相比,DPV1具體之機能擴充如下:

1. 在必須的PROFITBUS 參數上,追加3 Bytes。
2. 雖然DPV0 有Station 診斷功能,但Alarm(警報) 或Status(狀態) 也予已定義。
3. 作為選項之一,非週期通信MS1,MS2 也予以定義。

MS1 是DPM1 和Slave 間的非週期通信,而MS2則是DPM2 和Slave 間的非週期通信。
DPV1的Master 和DPV0 的Slave 間,或DPV0 的Master 和DPV1 的Slave 間可以有週期通信(DPV0)。

 

M-System 的製品對應

有關M-System 針對PROFITBUS 的產品,Remote I/O R5 系列的通信模組(型號:R5-NP1,R5-NP2)是DPV0 的Slave。而且,Remote I/O R3 系列的通信模組(型號:R3-NP1) 是DPV1 的Slave,除了針對DPV0 也能有週期通信之外,對於資料輸入輸出的監視等方面,也能用的MSP2 通信,也提供支援。

PROFITBUS 的物理層基本規格如下:

1. 通信方式:HYBRID
2. 傳送速度:9.6Kbps~12Mbps
3. 連線Noddle 數:最大126
4. 接線:RS-485
5. 傳送速度:參考表1

傳送速度(Kpbs)

9.6

500

1500

3000

12000

傳送距離(m)

1200

400

200

200

100

表1:傳送速度與距離對照表

*1:可以倍數延長距離,如果使用Repeator,最多可用9台,換言之,傳送速度12Mbps 可達1 km,延長Cable 即可。

*2:有關ISO Chronous 通信,乃是保證資料等時性的一種Bus 通信。不受Bus 的負荷狀況影響,在1 ms 以內的誤差下,實現Master 和    Slave 間的 Clock 同期。因此,Master 送受信的資料,可有ms 水準的有效性,也同時適用於諸如高速位置的控制。 

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