Profibus DP
Description :
Le protocole Profibus (PROcess FIeld BUS) est un bus de terrain standard non-propriétaire très répendu en Europe dans les industries de process. Par exemple, la plupart des process agroalimentaires en sont équipés. Profibus est construits autour de 2 modèles d'architecture :
- Le premier, le Profibus DP, est le plus employé. Il permet une communication transversale entre des équipements périphériques décentralisés et des automatismes grâce à son taux de transfert de données rapide. Sa longueur peut aller jusqu'à 1 200 m lorsqu'il est utilisé avec des câbles STP (paires torsadées blindées) ou plusieurs kilomètres avec de la fibre optique. La vitesse de transmission va de 9,6 à 12 Mbits/s.
- Le premier, le Profibus DP, est le plus employé. Il permet une communication transversale entre des équipements périphériques décentralisés et des automatismes grâce à son taux de transfert de données rapide. Sa longueur peut aller jusqu'à 1 200 m lorsqu'il est utilisé avec des câbles STP (paires torsadées blindées) ou plusieurs kilomètres avec de la fibre optique. La vitesse de transmission va de 9,6 à 12 Mbits/s.
- Le second, le Profibus PA, a été développé à partir du Profibus DP. Il est particulièrement destiné à l'automatisation de process pour le contrôle des instruments de mesure. Son support physique est une paire de câbles torsadés blindés (STP) RS485.
L'inconvénient majeur du Profibus PA est son taux de transmission de seulement 31,25 kbits/s. Les longueurs maximum sont de 1 900 m en zone sûre et de 1 000 m en zone explosive. Profibus est le protocole le plus mis en œuvre dans le monde pour les applications manufacturières et d'automatisation
Caractéristiques :
Profibus distingue des équipements maîtres et des équipements esclaves :
-Les maîtres ou stations actives pilotent la transmission de données sur le bus. Un maître peut librement émettre des messages sous réserve d'obtenir le droit d'accès au réseau (jeton).
-Les esclaves ou stations passives sont des équipements périphériques (blocs E/S, vannes, entraînements et transmetteurs de mesure) qui n'ont pas le droit d'accéder au bus.
Leur action se limite à l'acquittement des messages reçus ou à la transmission de messages sur demande du maître.
La liaison RS 485 est d'une grande facilité ; l'installation de la paire torsadée permet l'ajout ou le retrait de stations ou la mise en service par étapes du système sans répercussion sur les autres stations.L'utilisateur a le choix du débit, dans une plage allant de 9,6 kbit/s à 12 Mbit/s.Tous les équipements sont raccordés sur un réseau en bus (topologie linéaire). Un segment peut interconnecter 32 stations, maîtres ou esclaves.
-Les maîtres ou stations actives pilotent la transmission de données sur le bus. Un maître peut librement émettre des messages sous réserve d'obtenir le droit d'accès au réseau (jeton).
-Les esclaves ou stations passives sont des équipements périphériques (blocs E/S, vannes, entraînements et transmetteurs de mesure) qui n'ont pas le droit d'accéder au bus.
Leur action se limite à l'acquittement des messages reçus ou à la transmission de messages sur demande du maître.
La liaison RS 485 est d'une grande facilité ; l'installation de la paire torsadée permet l'ajout ou le retrait de stations ou la mise en service par étapes du système sans répercussion sur les autres stations.L'utilisateur a le choix du débit, dans une plage allant de 9,6 kbit/s à 12 Mbit/s.Tous les équipements sont raccordés sur un réseau en bus (topologie linéaire). Un segment peut interconnecter 32 stations, maîtres ou esclaves.
Historique :
■ En 1987, le ministère fédéral allemand pour la recherche et le développement technologique crée un groupe de travail "Field Bus" fédérant 13 entreprises dont SIEMENS et 5 instituts de recherche.
Naissance de Profibus (PROcess FIeld BUS).
■ PROFIBUS est géré par une association d'utilisateurs qui regroupe des constructeurs, des utilisateurs et des chercheurs : le CLUB PROFIBUS.
■ Les clubs d'utilisateurs dans 20 des plus grands pays industrialisés offrent le support dans la langue du pays. Ces centres de compétences sont fédérés par l'organisation "PROFIBUS International" (PI) qui compte plus de 750 membres.
http://www.profibus.com/
La couche physique :Topologie :
Bus avec terminaisons de ligne actives
Distance maximum:
Dépend du medium et du débit
Minimum: 100 m à 12 Mbits/s sans répéteur
Maximum: 4800 m à 9.6 kbits/s avec 3 répéteurs
Débit :
9,6 Kbits/s à 12 Mbits/s
Nbre maxi. Stations:
32 sans répéteurs
124 avec 3 repeaters
Les types de raccordements :
Exemple d’architecture :
La couche liaison :PROFIBUS utilise une méthode d’accès hybride
La communication entre stations actives est basée sur le concept d’anneau à jeton.
Les stations passives (esclaves) utilise le concept maître-esclave.
Profil d’application :
Exemples:■ Commandes numériques et robots
Basé sur des diagrammes séquentiels, les mouvements et les commandes
sont décrits sous l’angle de l’automatisme.
■ Codeurs
Basé sur le raccordement des codeurs rotatifs, angulaires et linéaires, et basé sur la définition de fonctions (mise à l’échelle, diagnostics, etc.).
■ PROFIDRIVE variateurs de vitesse
Basé sur les fonctions de base du variateur :les commandes et états variateurs sont décrits.
■ Contrôle de process et supervision (HMI)Il spécifie la liaison des équipements de conduite (et supervision) avec des constituants d’automatismes de niveau supérieur. Il utilise les fonctions étendues de PROFIBUS-DP concernant la communication.
Fichier GSD :
Les caractéristiques d’un équipement PROFIBUS sont décrites sous la forme d’une « electronic device data sheet » (GSD) dans un format prédéfini.
Les fichiers GSD doivent être fournis par tous les fabricants d’équipements PROFIBUS.
Spécifications générales :
Cette section contient des informations sur le fabricant, le nom du produit, les versions hardware et software, les débits supportés, etc...
Spécifications relatives aux maîtres :
Cette section contient tous les paramètres relatifs aux maîtres, comme le nombre maximum d’esclaves, les options de chargement déchargement. Cette section n’existe pas pour les équipements esclaves.
Spécifications relatives aux esclaves:
Cette section contient les spécifications relatives aux esclaves comme le nombre et le type de variables d ’E/S, les textes de diagnostic, les informations sur les modules présents pour les produits modulaires...
Exemple de configuration Profibus avec
TIA-Portal :
