Haberleşme Protokolleri - Profibus

Profibus (Process Field Bus) geniş kapsamlı üretim ve proses otomasyonu için tasarlanmış açık saha bus standardıdır. Bu haberleşme sistemi Siemens’inde içinde bulunduğu bir çok PLC üretici firma tarafından geliştirilen ve standart olarak kabul edilen bir ağ sistemidir. Farklı amaçlar için geliştirilen PROFIBUS sistemleri bulunmaktadır. En yaygın kullanılanı PROFIBUS DP ’dir.

PROFIBUS DP (dezentrale peripherie) (merkezi olmayan çevresel birimler) otomasyon cihazı ile merkezi olmayan cihazlar arasında hızlı bir şekilde veri alış verişini sağlayan bir haberleşme sistemidir. Özellikle PLC’nin merkezde, çevre birimlerinin (slave) çalışma sahasında olduğu durumlarda iletim hatlarının oluşturulması çok kolay bir şekilde gerçekleştirilmektedir. Merkezdeki CPU (master) giriş bilgilerini slave’lerden okur, bunları işler ve çıkış bilgilerini slave’lerin çıkışlarına yazar. En çok kullanılan haberleşme tipidir. Düşük bağlantı maliyeti özellikleri sebebiyle tercih edilir. Merkezi dağıtılmış cihazlarla haberleşme sağlandığı gibi (Siemens ET200) akıllı saha cihazları ile de haberleşme sağlanabilir (Motor sürücüleri, debimetreler vs…)

Profibus-DP haberleşme fiziksel yapı olarak RS485 ve/veya fiber optik alt yapısını kullanır.

FMS (Fieldbus Message Specification) Saha veriyolu mesaj tanımlaması anlamına gelmektedir.) genel bir haberleşme tipidir. Akıllı kontrol aygıtları arasındaki haberleşme için gelişmiş uygulama fonksiyonlarını sunar. TCP/IP’nin gelişiminin ve kullanımının hızla artması sonucu olarak, FMS gelecekte daha az rol alacaktır .

FMS’ de DP gibi fiziksel haberleşme yapısı olarak RS485 ve/veya fiber optik alt yapısını kullanır.

Profibus-PA (PA-Process Automation), daha çok proses otomasyonunda kullanılan ve mevcutta kullanılan haberleşme kablosu ile ekipmanın enerji beslemesi de sağlanan haberleşme tipidir. Profibus DP ile ayni master üzerinde çalışabilir.

Teknik Özellikler

• Her bir bus bölümüne 32 , toplam 126 katılımcı bağlanabilir.
• Çevre birimleri (slave’ler ve saha elemanları (sensör, motor) çalışma esnasında takılıp çıkarılabilir.
• Veri transferi iki damarlı blendajlı kablo veya optik iletkenler ile yapılır.
• Veri iletim mesafesi elektrik kabloları ile 12 km , optik kablolar ile 23.8 km kadar olabilir .
• Özel üretim ve proses otomasyonları için tasarlanmıştır.
• Farklı markaların cihazları arasında Profibus ile haberleşme yapıldığı taktirde herhangi bir özel arabirime, eklentiye ihtiyaç duymaz.
• Özel arabirimlere ihtiyacı olmayan bir veri yolu kullanılır.
• Yüksek hızlı kritik uygulamalar veya kompleks haberleşme işlemlerinde kullanılabilir.

PROFIBUS-DP network sisteminde temel adımlar

• Bütün slave modüller bir master ile birleştirilir.
• 2 master kullanılarak network genişletilebilir.
• Adres aralığı her slave modül için 244 byte müsaade eder.
• Master konfigürasyonu tamamlandığında network yapısı da belirlenir.
• Profibus ayarlarını yapan kullanıcı, tüm slave modüller için tek bir ID numarası kullanmalıdır. Aynı ID numarası verildiğinde sinyal çakışması yaşanacağından PLC hata moduna geçer.
• DP Sistemler PLC’ ye direk olarak bir kablo vasıtası ile bağlantı sağlarlar.

Profibus, OSI referans modeline yönelik bir protokol mimarisidir. Etkili bir haberleşme protokolü olan DP ,kullanıcı arabirimi olarak 1. ve 2. katmanları kullanır 3 .ve 7. Katman kullanılmaz. Bu mimari, etkili ve hızlı iletim sağlar. Genel haberleşme protokolü olan FMS’ te 1. 2. ve 7. katmanlara farklı önemler atanmıştır. Uygulama katmanı olan 7. katmanda FMS ve Düşük Katman Arayüzü (Lower Layer Interface-LLI) vardır. FMS, ana birim-ana birim ve ana birim-uydu haberleşmesi için gereken etkili haberleşme hizmetlerini tanımlar. LLI 2. Katmanın veri iletim protokolünde FMS hizmetlerini tanımlar.

ISO/OSI modelinde, katmanlardan 1. ve 2. Katman, DP ve FMS versiyonları için aynıdır. Diğer bir deyişle, hem fiziksel iletim ekipmanı (Örneğin RS-485 tanımlamalarına uygun hatlar, fiber optik iletkenler, fiş bağlantıları, ve parça bağlantıları için tekrarlayıcılar), hem de paket (telegram) veri iletim formatı benzerdir Katman 3 ve 6 Profibus ’ ta kullanılmaz. FMS versiyonu, uygulama katmanında tanımlıdır. Uygulamanın verimliliği açısından, Profibus-DP versiyonunun 7. katmanı boş bırakılmıştır. Bu nedenle, DP versiyonu, katman 2’ye ait standart bir uygulama olarak kabul edilebilir.

Profibus bus yapısında, bir Master için maksimum 32 adet slave cihaz takılabilir. Maksimum 4 adet repeater takılmak suretiyle bu adet 126’e kadar çıkartılabilir.

Profibus-DP ile haberleşme hizi9.6 kBd ile 12 MBd arasındadır. Profibus-PA da ise haberleşme hızı 31.25 kBd ’dir.

DP haberleşme iki şekilde oluşturulabilir:

• Mono master
• Multi master

Profibus-DP/FMS montaj yönetmeliğinde belirtilen kurallara uyulmalıdır.

Fonksiyon Topraklama (FE): Bir cihazın sahada topraklanmasına denir ve bilinen topraklamadan (PE) farklıdır. PE insanların ve cihazların korunması için olmakla beraber FE ekranlamada vs. oluşan elektrostatik yüklerin deşarjını sağlar.

EMV: Sistemdeki kablolara çalışma esnasında elektromanyetik darbe etki eder. Bu durum verileri etkileyebilir ve sistem hatalarına sebep verebilir. Böyle bir gürültü tespit deliğinde FE bağlantısı öngörülmüştür.

Adresleme: SAI-Arayüzün Profibus-DP ağında hangi adres ile bulunacağını gösterir. SAI-Arayüzün adresleme kısmında bulunan lojik anahtar üzerinden Profibus-DP adresi ayarlanmalıdır.