L-istandard PROFIBUS-DP (Distributed Peripherals) fieldbus ilu jeżisti għal aktar minn għoxrin sena, iżda r-rekwiżiti tas-saff fiżiku tiegħu għadhom mhux ċari, u spiss iwasslu għal konfużjoni fid-definizzjonijiet tat-transceiver. Madankollu, kwalunkwe ambigwità ma żammitx lil PROFIBUS milli jsir soluzzjoni fieldbus ta' suċċess kbir, b'aktar minn 50 miljun apparat installat madwar id-dinja. Hekk kif jiġu skjerati sistemi ġodda, huwa kruċjali għall-inġiniera tad-disinn li jkunu jafu li t-transceivers li jużaw huma ddisinjati għall-aħħar interpretazzjoni u l-aktar preċiża tal-istandard PROFIBUS-DP.
Fundamentali tal-PROFIBUS-DP (Distributed Peripherals).
L-istandard PROFIBUS-DP aktar mgħaġġel u aktar sempliċi ħareġ fl-1993 mill-istandard prinċipali tiegħu, aktar bil-mod u kumpless, PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification). PROFIBUS-DP għandu wkoll standard peer jew derivattiv iżgħar, inqas popolari, PROFIBUS-PA (Awtomazzjoni tal-Proċess), li juża trasmissjoni Manchester Bus Power (MBP) u huwa mħaddem fuq ix-xarabank, li jagħmilha ideali għal applikazzjonijiet intrinsikament sikuri f'ambjenti perikolużi. Madankollu, PROFIBUS-DP jibqa' l-aktar verżjoni PROFIBUS użata llum minħabba l-karatteristiċi plug-and-play, il-flessibbiltà, u l-kost-effettività. Mill-ġestjoni ta' sensuri u attwaturi f'impjanti industrijali għall-komunikazzjoni ma' miters tal-fluss fit-tarzni tal-ferroviji u diversi applikazzjonijiet robotiċi, PROFIBUS-DP jiddeċentralizza kards I/O (masters) minn kontrolluri għal postijiet eqreb lejn sensuri u attwaturi (skjavi).
PROFIBUS-DP jista' jikkomunika fuq midja multipli, inkluż wajer tar-ram, fibra ottika, u anke arja f'komunikaturi infra-aħmar. Sal-lum, il-mezz ta' trażmissjoni tal-bit l-aktar komuni (Saff 1 tal-mudell ISO/OSI) għal masters u skjavi PROFIBUS-DP huwa kejbil -par mibrum bl-użu ta' transceivers RS485. Dan mhux sorprendenti meta wieħed iqis is-sinjalar differenzjali ta' veloċità għolja-rs485 u komunikazzjoni robusta fuq distanzi twal bejn apparati multipli f'ambjenti storbjużi. Kaptani multipli, bħal PLCs (Kontrolluri Loġiċi Programmabbli), jistgħu jgħaqqdu sa 30 skjavi għal kull segment f'topoloġija lineari. L-użu ta 'hubs (segmenti paralleli) jew ripetituri (segmenti tas-serje) jista' jestendi n-netwerk għal 124 skjavi. Is-segmenti għandhom jiġu terminati fiż-żewġt itruf bl-użu ta' terminazzjoni attiva. L-iskjavi kollha jistgħu jkunu sħan-imqabbda fix-xarabank,
95% RS485, 5% konfużjoni
PROFIBUS-DP jadotta l-biċċa l-kbira tal-istandard TIA/EIA-485-A RS485 iżda jinkorpora modifiki li jistgħu jiġu injorati b'mod involontarju minħabba tħassib akbar dwar is-sistema. Għalhekk, kuntrarjament għat-twemmin komuni, mhux it-transceivers u l-kejbils RS485 kollha huma adattati għan-netwerks PROFIBUS-DP. Jeżistu differenzi fil-wajers, terminazzjoni, ismijiet tas-sinjali, u rekwiżiti tas-sewwieq; li tinjora dawn malajr wisq tista 'faċilment tikkomprometti l-prestazzjoni (jew agħar, iċ-ċertifikazzjoni) tal-apparat kaptan jew slave tiegħek.
Filwaqt li l-istandard RS485 ma jispeċifikax ir-rekwiżiti tal-wajers, kejbil 120-Ω protett par mibrum (STP) sar ir-rakkomandazzjoni konvenzjonali. Madankollu, PROFIBUS-DP jirrakkomanda kejbil STP ta' 150-Ω. Sfortunatament, 120 Ω ma jistgħux jiġu approssimati għal 150 Ω, u din id-differenza żgħira fl-impedenza tal-kejbil fil-fatt teħtieġ l-użu ta 'kejbils differenti. PROFIBUS-DP jispeċifika wkoll tulijiet massimi tal-kejbil, li jiddependu fuq liema mill-10 "passi" tar-rata ta 'baud tintuża, li jvarjaw minn 1,200 m f'9.6 kbits/s sa 100 m f'12 Mbits/s.
Naturalment, rekwiżiti ta 'impedenza tal-kejbil differenti jwasslu għal rekwiżiti ta' terminazzjoni differenti. Biex jimminimizzaw ir-riflessjonijiet tas-sinjali, l-installazzjonijiet RS485 tipikament jużaw reżistenza għat-terminazzjoni waħda ta' 120-Ω f'kull tarf tax-xarabank, filwaqt li PROFIBUS-DP jirrakkomanda netwerk ta' terminazzjoni ta' 171{485Ω f'kull tarf. Stenna, huwa typo? PROFIBUS-DP jirrakkomanda 171 Ω, allura ma jaqbilx ma 'l-impedenza karatteristika ta' 150-Ω tal-kejbil rakkomandat? Assolutament. Il-Figura 1 turi d-differenzi bejn il-kejbil u n-netwerk tat-terminazzjoni użati għal PROFIBUS-DP kontra RS485. Tista 'tara żewġ resistors bias tal-linja ta' 390-Ω użati b'resistors ta 'terminazzjoni ta' 220-Ω; ir-reżistenza differenzjali hija 171 Ω. Dan huwa ċar li mhux taqbila perfetta għal kejbil 150-Ω, li jirriżulta f'damping tan-netwerk kemmxejn insuffiċjenti. Imma tinkwetax, għax dan jindika biss ħotob żgħir jew żieda fil-vultaġġ tas-sinjal fit-tarf li jirċievi l-kejbil, li jdum darbtejn id-dewmien tal-propagazzjoni tal-kejbil.
Figura 1: Differenzi fil-kejbils, it-terminazzjonijiet, u l-assenjazzjonijiet tal-pin bejn in-netwerks RS485 u PROFIBUS-DP.
Jekk id-diskrepanzi tal-kejbil/terminazzjoni ma kinux biżżejjed, l-ismijiet tal-pins tal-karozzi tal-linja fuq transceivers PROFIBUS għandhom ikomplu jħawdu l-aspettattivi tiegħek. Jista 'jkollok innotajt l-ismijiet tal-pin maqluba użati fil-Figura 1. Fil-biċċa l-kbira tat-transceivers RS485 ġeneriċi, il-pin A huwa l-input komuni tar-riċevitur tal-mod-(u l-output tas-sewwieq tal-mod-komuni), filwaqt li l-pin B huwa l-output tar-riċevitur tal-modalità differenzjali-u l-input tas-sewwieq. Madankollu, l-istandard PROFIBUS jiddeskrivi l-polarità tax-xarabank b'tali mod li labar B u A huma maqluba. Għaliex l-inkonsistenza? L-istandard oriġinali TIA/EIA-485-A ma ddefinix b'mod espliċitu l-polarità tax-xarabank fir-rigward tal-funzjoni tas-sinjal loġiku, għalhekk id-disinjaturi RS485 IC interpretaw l-ispeċifikazzjoni b'mod invarjabbli kważi invarjabbilment, filwaqt li oħrajn interpretawha ieħor. Dan xi jfisser għalik? Speċjalment jekk għandek kemm proġetti RS485 kif ukoll PROFIBUS-DP, trid tagħti attenzjoni kbira meta timmappja l-pins tal-bus transceiver mal-konnetturi.
Minħabba n-numru ta 'transceivers eżistenti bi speċifikazzjonijiet mhux definiti, il-vultaġġ differenzjali tal-ħruġ tas-sewwieq (V_(OD)) x'aktarx huwa l-aktar speċifikazzjoni mifhuma ħażin jew injorata fis-saff fiżiku PROFIBUS-DP. RS485 jispeċifika V_(OD) bejn il-linji A u B bħala 1.5 sa 5 V peak-sa-differenzjali tal-quċċata, imkejla fit-terminals tas-sewwieq bl-użu ta' 54-Ω resistors bejn A u B. PROFIBUS-DP jispeċifika V_(OD) bħala 4 sa 7 V differenzjali mill-quċċata-sal-quċċata, imkejla fit-tarf 'il bogħod tal-kejbil b'terminaturi fuq iż-żewġt itruf.
Kunċett żbaljat komuni huwa li jekk sewwieq RS485 jipproduċi aktar minn 2.1 V fuq tagħbija ta' 54-Ω, se jissodisfa r-rekwiżiti PROFIBUS-DP meta jintuża ma' netwerk terminat PROFIBUS-DP. Madankollu, dan mhux dejjem huwa minnu. Is-saħħa tas-sewwieq RS485 tista' tkun eċċessiva u taqbeż il-limitu ta' 7-V peak-sa-l-ogħla limitu PROFIBUS-DP. Innota li t-transceivers RS485 kompatibbli mal-"PROFIBUS" komuni kollha jispeċifikaw biss V_(OD) minimu (jiġifieri, 2.1 V) mingħajr massimu. L-aħjar metodu biex tiġi żgurata l-konformità PROFIBUS-DP V_(OD) huwa li tittestja t-transceiver billi tuża tagħbija PROFIBUS.
Il-Figura 2 turi kif tittestja t-transceiver PROFIBUS RS485 imħatteb LTC2877 billi tuża tagħbija PROFIBUS-DP u xi resistors tas-serje biex jissimulaw it-telf tal-kejbil, fejn V_(OD) (kurva blu) titkejjel mit-"tarf tal-kejbil" (A' u B') biex tiġi żgurata konformità vera mal-ispeċifikazzjoni PROFIBUS{5}}DP{5}}. L-LTC2877 huwa wkoll ittestjat bis-sħiħ b'tagħbijiet RS485 biex jiżgura l-konformità tal-VOD maż-żewġ standards.
Figura 2: Ittestjar tal-vultaġġ tal-ħruġ differenzjali (VOD) LTC2877 bl-użu ta 'tagħbija PROFIBUS-DP.
Protezzjoni ta' PROFIBUS-DP
L-istandard TIA/EIA-485-A jipprovdi rekwiżiti minimi għall-protezzjoni kontra l-istorbju, ħsarat, ESD, transitori (transients elettriċi veloċi), jew żidiet. Konsegwentement, il-manifatturi u d-disinjaturi tat-transceiver għandhom jimplimentaw protezzjoni elettrika b'mod indipendenti. Filwaqt li r-rekwiżiti tal-protezzjoni jvarjaw skont l-applikazzjoni, ċerti transceivers-inkluż l-LTC2877 murija fil-Figura 3-jikkunsinnaw protezzjoni ta 'livell għoli li tissodisfa t-talbiet kollha tas-suq.
L-istandard TIE/EIA-485-A jispeċifika li l-offset tal-art bejn żewġ apparati fuq in-netwerk jista' jvarja minn –7 sa +12 V. Madankollu, ħafna installazzjonijiet PROFIBUS-DP jistgħu jiltaqgħu ma' vultaġġi ogħla b'mod sinifikanti minn dan, li jistgħu jikkawżaw ħsara serja lit-transceivers PROFIBUS-DP. PROFIBUS huwa komunement użat f'sistemi 24V, fejn shorting ta 'apparat RS485 "standard" għal 24V jista' jkun fatali. Id-disinjaturi għandhom jeħtieġu riċevitur b'firxa estiża ta'-modalità komuni ta' –25 sa +25 V. Is-sostituzzjoni ta' transceivers PROFIBUS-DP tipiċi bl-LTC2877 protett b'±60V-telimina l-ħsarat fil-kamp minħabba ħsarat ta' vultaġġ żejjed mingħajr ma teħtieġ protezzjoni esterna għalja. Peress li t-transceivers PROFIBUS-DP huma effettivament l-ewwel linja ta' difiża tas-sistema, għandhom jipproteġu lilhom infushom kontra diversi livelli ta' żidiet ESD. Xi transceivers PROFIBUS joffru protezzjoni ESD ta' 15kV fuq il-pins tax-xarabank tagħhom meta de-enerġizzati; prodotti oħra, bħall-LTC2877, jipprovdu ±26kV HBM ESD protezzjoni relattiva għall-art jew jew provvista ta 'enerġija mingħajr qfil jew ħsara, kemm jekk de-enerġizzat jew enerġizzat, u fi kwalunkwe mod ta' tħaddim. Barra minn hekk, il-pinnijiet tal-karozzi tal-linja huma protetti kontra żidiet ta' ± 52kV mill-art għall-art meta ma jkunux imħaddma.
Forma oħra ta' tensjoni żejda elettrika hija l-EFT, definita mill-istandard IEC 61000-4{-4 EFT bħala impulsi ta' spike ta' vultaġġ għoli li jdumu 60 mikrosekonda. Dan it-tip ta 'tensjoni eċċessiva huwa tipikament ikkawżat minn kuntatti ta' ark fi swiċċijiet u relays, komuni f'ambjenti industrijali fejn swiċċijiet elettromekkaniċi jgħaqqdu u jiskonnettjaw tagħbijiet induttivi. Għandhom jiżguraw li t-transceiver magħżul jilħaq l-ogħla livell ta 'IEC 61000-4-4, Livell 4, ekwivalenti għal vultaġġ ta' ċirkwit miftuħ ta '2 kV fuq il-labar tal-linja.
Forsi l-aktar forma severa ta 'tagħbija żejda elettrika hija ż-żieda mogħtija min-natura fil-forma ta' sajjetti. Għalhekk, mhuwiex sorprendenti li ICs transceiver minjatura bħall-LTC2877 m'għandhomx protezzjoni inerenti kontra żidiet ta 'dan il-kobor. Minflok, komponenti esterni ta 'protezzjoni kontra t-tlugħ, inklużi MOVs, TVS diodes, TSPDs (Thyristor Surge Protective Devices), u GDTs (Gas Discharge Tubes), huma tipikament użati fis-sistemi PROFIBUS-DP fejn il-komponenti huma esposti b'xi mod. L-LTC2877 ma jistax jiflaħ l-attakki tas-sajjetti waħdu, iżda l-klassifikazzjoni għolja tal-pin ± 60V tiegħu jagħmilha faċli li ssib komponenti ta 'protezzjoni esterna li kapaċi jipprovdu dan il-livell ta' protezzjoni.