WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 10 |

Следует отметить, что кроме описанных модулей DP/PA coupler и блоков (соединителей) DP/PA link существует блок сопряжения Y, являющийся шлюзом между резервированной ведущей DP-системой на базе S7-400H и нерезервированной ведущей DP-системой, который в данном пособии не рассматривается.

4.2. Передача информации в сети PROFIBUS-PA В качестве среды передачи в сети PROFIBUS-PA применяют двужильный экранированный кабель с сечением проводника 0,8 мм2. Возможно применение и неэкранированного провода. Кабель должен быть соединен на обоих концах с пассивными терминаторами, состоящими из R-C-элементов, соединенных последовательно, с R=100 Ом и C=1 мкФ (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Структура шинного сегмента PA Для передачи данных используется бит-синхронизированный с манчестерским кодом передачи. При передаче манчестерским кодом логический «0» передается как смена фронта с 0 на 1, а логическая «1» – как смена фронта с 1 на 0. Данные передаются с помощью модуляции ± 9 мА основного тока шинной системы Iво (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Передача данных в PROFIBUS-PA с помощью модуляции тока 4.3. Конфигурация сетей PROFIBUS-PA Как уже отмечалось выше, модули DP/PA выпускаются в двух исполнениях:

– для использования в обычных зонах с выходным напряжением 31 В и током нагрузки 1000 мА. Длина линии связи может доходить до 1900 м;

– для использования в Ex-зонах с выходным напряжением 13,5 В и током нагрузки 100 мА. Длина линии связи – 1000 м.

К каждому модулю может подключиться до 31 PA-прибора в безопасной зоне и до 10 приборов в Ex-зоне. При этом суммарный ток, потребляемый этими приборами, не должен превышать допустимую нагрузочную способность модуля DP/PA Coupler (рис.4.5).

Рис. 4.5. Топология сети PROFIBUS-PA Как следует из рис. 4.5 в сети PROFIBUS-PA используется топология линейная и звездообразная. Указанные выше ограничения по длине шины учитывают длину главной линии (магистрали) и ответвлений.

Подключение участников сети к шине PROFIBUS-PA осуществляется через Тобразные разветвители SpliTconnect (рис. 4.6).

Рис. 4.6. Разветвитель SpliTconnect: а) конструктивная схема;

б) принцип соединения кабелей Разветвители SpliTconnect имеют пластиковые корпуса со степенью защиты IP65. Подключение жил кабелей выполняется методом прокалывания изоляции.

Экранирование обеспечивается встроенным металлическим корпусом.

Обеспечивается надежное соединение экранов всех соединяемых цепей. Все перечисленные соединения создаются в процессе навинчивания контактообразующего элемента с ножевыми контактами на корпус разветвителя (рис. 4.6б). Корпус разветвителя снабжен винтом подключения цепи заземления.

Если заменить контактообразующий элемент терминатором SpliTconnect, то он может использоваться в качестве оконечного сопротивления шины.

4.4. Вариант лабораторного стенда для изучения сети PROFIBUS-PA Представленная схема лабораторного стенда (рис. 4.7) содержит, кроме уже знакомых описанных выше компонентов, некоторые дополнительные элементы.

В схеме предусмотрено два источника питания. Один из них на выходное напряжение 13,5 В - для питания оборудования, работающего во взрывоопасной среде (среде Ех), а другой – с выходным напряжением 24 В для питания оборудования, работающего в стандартной среде.

Используются модули DP/PA coupler типа FDC 157-0.

Соединитель DP/PA link включает в себя интерфейсный модуль IM153-2 и два модуля связи DP/PA coupler FDC 157-0. В сочетании с ними активные полевые распределители (AFD) обеспечивают работу в режиме кольцевого резервирования. В этом случае к 2 модулям связи DP/PA coupler можно подключить максимум 8 активных полевых распределителей (AFD) с PA полевыми устройствами. К одному активному полевому распределителю (AFD) можно подключить до 4 PA полевых устройств. Общее число PA полевых устройств в эквипотенциальном канале составляет 31 с ограничением максимального тока 1 А.

Конструктивно распределители (AFD) имеют 2 кабельных муфты для основного PA-канала и 4 кабельных муфты для 4 полевых PA-устройств. К активному полевому распределителю (AFD) могут быть подключены различные PA полевые устройства, например, датчики и привода. На рис. 4.7 они имитируются соответственно тумблерами и светодиодами.

Тумблеры SA1 и SA2 служат для проверки при проведении лабораторных работ реализацию резервирования при разрыве шины сети либо тумблером SA1, либо тумблером SA2.

При разработке лабораторного стенда выяснилось, что в настоящее время количество устройств, имеющих возможность подключения к сети PROFIBUSPA, ограничено. Это в основном дорогостоящие датчики давления, расхода жидкостей и т.п. В лабораторном стенде используются интерфейсные модули пневматических клапанов FDO-VC-Ex4.PA поставки компании ПРОСОФТ.

На стенде предполагается проведение следующих лабораторных работ:

1. Изучение состава сети и характеристик комплектующих сети;

2. Принцип передачи информации по сети: кадр передачи, форма сигналов, уровни сигналов, быстродействие;

3. Конфигурирование сети;

4. Программирование передачи входных/выходных сигналов;

5. Управление объектом автоматизации по сети PROFIBUS-PA.

5.5. ПРОМЫШЛЕННАЯ СЕТЬ AS-Interface 5.1. Общие сведения и основные системные компоненты AS-Interface, или AS-i (Actuator/Sensor Interface) – это промышленная сеть на самом нижнем уровне АСУ ТП. Она является результатом решения задачи упрощения структуры кабельного хозяйства и минимизации затрат на технические средства и монтажные работы. С 1994г. началось серийное производство специализированных устройств AS-i для связи по последовательному интерфейсу между дискретными датчиками и приводами с управляющим вычислительным устройством.

В AS-i используется двухжильный кабель, с помощью которого обеспечивается как питание всех сетевых устройств, так и опрос датчиков и выдача команд на исполнительные механизмы.

Кабель AS-i имеет специальный профиль, исключающий возможность неправильного подключения сетевых компонентов. Большая часть сетевых компонентов подключается к кабелю методом прокалывания. Кроме профилированного кабеля используется и круглый кабель, ориентированный на специальные модули.

Сети AS-i потребовали включения интегральных микросхем непосредственно в электронную часть датчиков и исполнительных механизмов, получивших название интеллектуальных устройств.

AS-i может иметь только одно ведущее устройство «Master». В качестве ведущего устройства могут выступать программируемые логические контроллеры, промышленные компьютеры или модули связи с сетями более высокого уровня: PROFIBUS, ModBus, Interbus и др.

До 2000 года к сети AS-i можно было подключить 31 ведомое устройства «Slave». Затем количество ведомых устройств в одной сети было увеличено до за счет разделения адресного пространства ведущего сетевого устройства на две подобласти A и B.

AS-i использует циклический опрос ведомых устройств ведущим. При опросе системы с 31 ведомым устройством время цикла не превышает 5 мс. При числе устройств с сети 62 – время цикла опроса не превышает 10 мс.

Топология сети AS-i может быть любая: «линия», «звезда», «кольцо» или «дерево». На рис. 5.1 представлена структура сети AS-i с программируемым контроллером Simatic S7-300 с линейной топологией.

Под ведомыми устройствами AS-Interface понимают все узлы, к которым может адресоваться ведущее устройство AS-i.

Существуют следующие типы ведомых устройств AS-Interface, изображенные на рис. 5.1:

– модули пассивные, к которым может быть подключено до четырех (общее количество) датчиков и исполнительных механизмов со встроенными AS- Interface;

– модули активные, имеющие встроенные AS-Interface, к которым может быть подключено до четырех (общее количество) датчиков и исполнительных механизмов без встроенных AS- Interface;

– датчики и исполнительные механизмы со встроенными интерфейсами, которые могут поодиночке подключаться к сети AS-Interface.

Рис. 5.1. Структура сети AS-Interface с Simatic S7-Различают стандартные ведомые устройства и ведомые устройства с расширенным режимом адресации (A/B ведомые).

Каждому стандартному ведомому устройству (без расширенного режима адресации) отводится один адрес в сети AS-i. К AS-i может быть подключено до 31 стандартного ведомого устройства.

Ведомые устройства с расширенным режимом адресации могут работать с ведущим устройством AS-i, поддерживающим расширенный режим адресации, попарно занимая один и тот же адрес. Вследствие этого, как уже упоминалось выше, можно удвоить количество адресуемых ведомых устройств AS- Interface.

В качестве шлюзов (модулей связи) для перехода на сеть PROFIBUS могут быть использованы различные устройства:

– Simatic S7- 300/CPU31х-2DP с коммуникационными процессорами CP343-/CP343-2 P (см. рис. 5.1);

– модули DP/AS с различной степенью защиты от окружающей среды.

Коммуникационные процессоры CP343-2/CP343-2Р поддерживают расширенную адресацию, выполнение операций записи и считывания параметров настройки ведомых устройств, считывание диагностической информации.

Необходимое программное обеспечение поставляется на дискете вместе с руководством по эксплуатации модуля. Коммуникационный процессор может быть использован для обслуживания до 62 дискретных или до 31 аналоговых ведомых устройств AS-Interface.

Конфигурирование AS-Interface для CP343-2 выполняется с помощью кнопок, расположенных на фронтальной панели модуля. Специального программного обеспечения для этого не нужно. CP343-2Р дополнительно позволяет выполнять конфигурирование AS-Interface из среды HW-Config STEP7 от V5.2 или выше.

Коммуникационные процессоры выпускаются в компактном пластиковом корпусе с габаритами стандартного сигнального модуля Simatic S7-300 и могут устанавливаться на любое свободное место контроллера.

Модули DP/AS для организации обмена данными между сетями PROFIBUS и AS-Interface используются двух типов DP/AS-I Link Advanced и DP/AS-I Link 20E. На рис. 5.2 модуль сопряжения DP/AS-i соединяет шину PROFIBUS-DP с AS-Interface.

Рис. 5.2. Пример конфигурации с применением модуля сопряжения интерфейсов DP/AS-i Модуль DP/AS-I Link Advanced в сети PROFIBUS выполняет функции ведомого DP устройства, а в сети AS-Interface выполняет функции ведущего устройства. Он реализует одно или два ведущих устройства AS-Interface. При работе с одним встроенным интерфейсом ведущего устройства AS-Interface он способен обслуживать до 62, а с двумя встроенными интерфейсами ведущего устройства AS-Interface – до 124 ведомых устройств. В последнем случае два сегмента сети AS-Interface работают независимо друг от друга. Ведомые устройства AS-Interface производства SIEMENS могут конфигурироваться в среде HW-Config STEP7 с использованием библиотеки ведомых устройств.

Модуль DP/AS-I Link 20E обеспечивает доступ к 62 ведомым устройствам, но не может работать в сочетании с повторителями RS485. Конфигурирование модуля может выполняться дистанционно через сеть PROFIBUS или локально с помощью встроенных в модуль кнопок.

Общая длина сети AS-i не должна превышать 100 м. Под общей длиной понимается сумма всех ветвей сети, обслуживаемая одним ведущим устройством.

Если требуется большая длина, то можно использовать до двух удлинителей/повторителей. Тогда суммарная длина может быть увеличена до 300 м. При этом каждый сегмент требует своего источника питания (рис. 5.3).

Следует иметь в виду, что гальванической развязки между кабелями нет.

Рис. 5.3. Использование повторителей AS-Interface Простое и быстрое выполнение монтажа системы AS-i достигается за счет использования профильного двухжильного кабеля (рис. 5.4) с сечением жилы 1,мм2.

Рис. 5.4. Кабель профильный AS-Interface Подключение к кабелю выполняется методом прокалывания изоляции. Острые контакты прорезают резиновую изоляцию кабеля и соприкасаются с обеими жилами. Кабель не требуется резать, не нужно удалять с него изоляцию.

Упомянутые выше пассивные и активные модули специально разработаны для подключения методом прокалывания.

Конструктивно такие модули (рис. 5.5) состоят из двух блоков (половин).

Верхний блок (модуль пользователя) и нижний блок (монтажный модуль) стягиваются винтами. При монтаже кабель размещают в направляющие пазы монтажного модуля. Когда будет привинчиваться модуль пользователя, режущие контакты будут прижаты к кабелю AS-i. Они прорежут изоляцию в двух точках и создадут контакт с жилами.

Рис. 5.5. Конструктивная схема активного модуля для четырех подключений Оболочка кабеля AS-i выполнена из «самовосстанавливающейся» резины. Это означает, что отверстия, прорезанные острыми контактами в резиновой оболочке кабеля, при демонтаже кабеля вновь сомкнутся, и будет восстановлен тип защиты IP67.

Приобретенное новое устройство имеет сетевой адрес 0 и не распознается ведущим устройством AS-Interface. Для включения в работу ведомому устройству должен быть задан адрес из диапазона от 1 до 31 для стандартной или от 1А до 31А и от 1В до 31В для расширенной спецификации. Порядок присваиваемых адресов может быть произвольным.

Установка сетевых адресов может выполняться с помощью ведущего сетевого устройства или с помощью специального прибора для адресации и диагностики модулей AS-i (рис. 5.6).

Указанные специальные приборы постоянно совершенствуются и функциональные их возможности расширяются. Так представленный на рис. 5.прибор адресации и диагностики (заказной номер 3RK1904-2AB01) обеспечивает:

– проверку работоспособности AS-Interface: измерение напряжения питания (0…35 В) сети AS-Interface и значения потребляемого тока (0…100 мА);

– установку адресов ведомых устройств в соответствии со стандартной (1…31) или расширенной (1А…31А, 1В…31В) адресацией AS-Interface;

– считывание адресов всех существующих ведомых устройств AS- Interface;

– проверку работоспособности дискретного или аналогового устройства ASInterface путем опроса его входных сигналов и установки выходных сигналов;

– считывание и сохранение данных о конфигурации сети во встроенном запоминающем устройстве и т.д.

Рис. 5.6. Прибор для адресации и диагностики модулей AS-i:

1 – главный индикатор, 2 – адресное поле отображения занятых адресов, 3 – подтверждение ввода, 4 – увеличение значения, 5 – уменьшение значения, 6 – возврат / Escape (клавиша выхода), 7 – поворотный переключатель для выбора функции, 8 – розетка разъема М12 для подключения к шине AS-i 5. 2. Обмен данными в сети AS-Interface В связи с одновременной передачей информации и электропитания для датчиков и исполнительных механизмов потребовалось разработать новый метод модуляции для AS-Interface. Этот метод получил название Alternating Puls Modulation (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Альтернативная импульсная модуляция для последовательной передачи данных по сети AS-Interface Последовательность передаваемых битов сначала перекодируется в такую последовательность, в которой каждое изменение передаваемого сигнала приводит к кодированию Манчестера. При этом происходит формирование тока передачи, который в линии AS-Interface, благодаря имеющейся распределенной индуктивности, создает дифференциальные уровни напряжения. Каждое увеличение тока передачи ведет к появлению отрицательного, а понижение – положительного импульса напряжения. На приемной стороне AS-интерфейса эти сигналы напряжений детектируются и преобразуются в последовательность битов соответствующую исходной.

AS-Interface использует метод доступа к ведомым устройствам, основанный на циклическом опросе (polling). При опросе системы, состоящей из 31 ведомого устройства, время цикла составляет 5 мс. Таким образом, не позднее чем через каждые 5 мс каждый датчик или исполнительный механизм системы будет опрошен ведущим устройством. Скорость передачи данных до 53 кбит/c.

Протокол AS-Interface (рис. 5.8) состоит из запроса ведущего устройства, паузы ведущего устройства, ответа ведомого устройства и, соответственно, паузы ведомого устройства.

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 10 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.